摘要:詹姆斯・韦伯太空望远镜(就是大家常说的 JWST)盯着宇宙深处扫了一圈,居然揪出了四个可能是 “暗恒星” 的天体。
最近天文学圈出了个挺炸的消息,詹姆斯・韦伯太空望远镜(就是大家常说的 JWST)盯着宇宙深处扫了一圈,居然揪出了四个可能是 “暗恒星” 的天体。
其中一个叫 JADES-GS-z14-0 的,还拿出了研究人员口中的 “确凿证据”—— 一道特别的光谱特征。
老实讲,这事儿要是能彻底实锤,咱们以前对早期宇宙怎么演化的认知,怕是得重新写一遍。
可能有人要问,暗恒星是啥?跟咱们平时见的太阳不一样吗?还真不一样。
这个概念最早是 2007 年,德克萨斯大学奥斯汀分校的凯瑟琳・弗里斯教授提出来的。
本来想简单说它是 “特殊恒星”,但后来发现得说清楚关键区别 —— 普通恒星比如太阳,靠的是核心氢核聚变发光发热,就跟个受控的大氢弹似的。
暗恒星不走这套,它靠的是暗物质粒子 “撞一起湮灭” 释放的能量。
这听着就挺科幻吧?而且它的规模特别夸张,质量能达到太阳的百万倍,光度更是超过太阳十亿倍,传统恒星理论里根本没有这么 “离谱” 的存在,说它是宇宙早期的 “超级灯泡” 都不为过。
这些候选天体可不是随便找的,研究团队专门在《美国科学院院刊》上发了论文。
它们都在红移值 10 以上的区域,啥意思呢?简单说,红移越高说明天体越远,光走的时间越长。
红移 10 就意味着,这些光从发出到被韦伯接住,走了 130 多亿年。
咱们现在看它们,就跟看宇宙刚 5 亿岁时的 “老照片” 一样,这可不是一般望远镜能做到的 —— 哈勃望远镜最多只能看到红移 8 左右的天体,早早就 “看不清” 了,韦伯的近红外探测能力,在这事儿上真是立了大功。
研究团队是通过韦伯的 “高级深层河外巡天项目”(JADES)找着它们的,还给这四个候选体编了号:JADES-GS-z11-0、JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z14-0 和 JADES-GS-z14-1。
其中 JADES-GS-z14-0 还是韦伯目前观测到的第二遥远的天体,它的光谱里有个特别的信号 —— 单电离氦在 1640 埃波长处的吸收线。
氦吸收线成 “关键证据”,但氧元素偏来 “添乱”这道氦吸收线为啥重要?因为它太少见了。
弗里斯教授说,在已知的高红移天体里,几乎没见过这么清晰的 1640 埃氦吸收线。
更关键的是,传统靠核聚变驱动的恒星,在宇宙才 5 亿年的时候,根本没法产生这种信号。
如此看来,暗物质湮灭供能的说法,好像就更站得住脚了。
而且研究团队筛选的时候也没瞎来,定了三个硬标准:红移值不低于10、光谱里只有氢和氦、信号来自单一天体。
这三条刚好符合 “第三族恒星” 的特征也就是宇宙早期只由氢、氦这些原初轻元素构成的第一代恒星。
按说这证据链挺顺的,但偏偏出了个小插曲。
智利的阿塔卡马大型毫米 / 亚毫米阵列(ALMA)也观测了 JADES-GS-z14-0,结果发现它有氧元素的发射线。
搞不清的是,氧是比氦重的元素,只能靠核聚变才能造出来。
暗恒星不是说不靠核聚变吗?这就有点矛盾了。
现在研究团队正忙着用计算机模拟,想搞明白暗恒星最多能 “容忍” 多少氧是周围星际介质里的氧飘过来的,还是暗恒星后期自己偷偷启动了一点核聚变?
目前还没个准信儿,但至少他们没回避这个问题,这态度还是挺实在的。
不过话说回来,就算有这个小矛盾,暗恒星的发现要是能实锤,对宇宙学的影响可太大了。
最直接的就是能解释早期宇宙的超大质量黑洞哪儿来的。
咱们以前的标准模型里,超大质量黑洞是从小质量黑洞慢慢 “吃” 大的,但韦伯观测到的那些早期黑洞,长得太快了,按老思路根本来不及。
要是暗恒星真的存在,它们坍缩后能形成中等质量黑洞,刚好能当这些 “宇宙怪兽” 的 “种子”,后面慢慢积累物质,就能长成超大质量黑洞了,这逻辑一下就通了。
更重要的是暗物质。
暗物质占了宇宙总质量的85%,可咱们一直没直接 “抓” 到它,只能通过引力效应猜它存在。
要是暗恒星真靠暗物质湮灭供能,这不就等于看到暗物质 “干活” 了吗?以后还能通过暗恒星的特性,反推暗物质粒子的质量、相互作用方式这些关键参数,对暗物质研究来说,这可是迈出了一大步。
但不是所有人都买暗恒星的账。
英国朴茨茅斯大学的宇宙学家丹尼尔・惠伦就公开质疑,说研究第三族恒星的专家里,多数人都觉得暗物质驱动的恒星不太可能形成。
他还说,现在的研究没分清暗恒星和 “超大质量原初恒星”—— 后者也是第一代恒星里的 “大块头”,靠核聚变驱动,质量和光度也很大,但寿命特别短,只有几百万年。
面对质疑,研究团队的共同作者、纽约科尔盖特大学的科斯明・伊利耶也有回应。
他说,超大质量原初恒星的寿命比暗恒星短多了,暗恒星能活千万年甚至上亿年。
要是以后能找到大量符合暗恒星特征的候选体,从统计学上就能区分开 —— 总不能这么多候选体,全都是寿命极短的超大质量原初恒星吧?这概率也太低了。
现在双方的说法都有道理,毕竟证据还不够多。
弗里斯团队现在正忙着开发自动化算法,想在韦伯的海量数据里批量找暗恒星候选体 —— 总不能靠人工一个个筛,那也太慢了。
而且韦伯后面还会继续观测更多高红移天体,加上2028年要建成的 “极大望远镜”(ELT),还有2035年欧洲空间局要发射的 “柏拉图望远镜”,这些设备都能提供更精细的数据,帮着分辨到底是暗恒星还是原初恒星
按照现在的进度,未来三五年内说不定就能有准信儿。
到时候要是真确认了暗恒星的存在,咱们对宇宙第一代天体的了解,对暗物质本质的探索,都会迈出历史性的一步;就算最后发现不是,那也排除了一个重要方向,为后面的研究铺路。
其实这就是科学研究的常有突破,有争议,有疑问,然后一步步靠近真相。
韦伯望远镜就像一双 “望向早期宇宙的眼睛”,帮咱们看到了以前看不到的东西,也带来了新的谜题。
不管最后结果如何,能跟着见证这些探索,本身就挺有意思的。
毕竟宇宙这么大,还有太多故事等着咱们去发现呢。
来源:萌萌思密达