天文学家发现新天体：黑洞星

麻省理工学院的天文学家发现了一个结合了星星和黑洞特征的天体。它发出的能量是任何已知星星的1000亿倍，这挑战了当前的天体物理模型。

• 这个被命名为MoM-BH-1的天体，观测到的时间距离大爆炸仅有几亿年。*
• 它包含一个质量为10万太阳的中央黑洞，周围环绕着一层致密的氢云。
• 这一发现可能解释了在詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的几乎所有深空图像中出现的神秘“小红点”。

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在早期宇宙中探测到了一个极其明亮的红点。

这个天体类似于一个巨大的星星，大小与我们的太阳系相当，但它发出的能量是任何已知星星所能产生的1000亿倍。

实际上，这样的能量更接近于黑洞可能产生的能量。

这种奇特的组合表明，这个红点是一种全新的天体物理源。

天文学家称之为“黑洞星”。

使用詹姆斯·韦伯望远镜的发现

麻省理工学院及其他机构的天文学家团队在《自然》杂志上发表了他们的分析。

他们利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜观察了大爆炸后仅几亿年的早期宇宙。

这个明亮的红点在深空图像中显得格外突出。

主要作者罗汉·奈杜（Rohan Naidu），美国宇航局哈勃奖学金获得者及麻省理工学院卡夫利天体物理与空间研究所（MKI）的Pappalardo研究员，解释说这个天体的图像正在迅速演变。

奈杜表示，他们认为有一个质量是太阳的10万倍的中央黑洞。

什么是黑洞星？

这个天体可能是一团极其致密的气体云，不是由标准的核聚变驱动，而是由中央黑洞驱动。

黑洞和星星的结合在此之前从未被观察到。

在黑洞周围会有一个非常扩展的气体包裹，看起来像是一个太阳系大小的星星。

奈杜强调，这个包裹是“巨大的”。

吸积中的黑洞作为能量源，扮演着核聚变的角色，而周围的致密气体则类似于伪光球。

小红点的线索

如果这个明亮的红点确实是一颗黑洞星，它将有助于揭示其他神秘的“小红点”的身份。

这些点几乎出现在JWST迄今拍摄的所有深空图像中。

奈杜指出，这些小红点似乎在早期宇宙中无处不在，但在现代几乎消失。

这些天体的身份一直是JWST时代最具争议的话题之一。

麻省理工学院的共同作者包括MK的主任罗伯特·西姆科（Robert Simcoe）和物理学教授温迪·孙（Wendy Sun），以及来自多个机构的合作者。

对早期星系的探索

奈杜和他的同事并不打算发现一颗黑洞星。

他们在进行一项名为“海市蜃楼或奇迹”（MoM）的研究时，寻找最遥远和最早的星系。

团队利用JWST观察了宇宙在几亿年前的深空。

他们的目标是寻找在那个早期时期真正形成的星系。

奈杜解释说，早期宇宙中出现了许多明亮星系的谜团。

一个独特的发现

在审查JWST的图像时，他们注意到一个非常红且非常亮的点，从其他点中脱颖而出。

西姆科解释说，当在宇宙中看到非常红的东西时，通常会假设它被尘埃包围。

比较了加拿大森林火灾的烟雾对波士顿天空造成的鲜红色影响。

当天体通过一层尘埃的面纱观察时，它们可能会显得比其固有颜色更红。

然而，光线中的其他特征与物理学家对尘埃的预期并不一致。

更深的巴尔默断裂

团队观察到了另一个奇怪的模式：该点的光线极其明亮，除了在某些波长以下。

在这些波长下，光线完全消失。

这种光谱下降被称为“巴尔默断裂”。

传统上与几亿年老的恒星大气中吸收光子的致密气体相关。

织女星是夜空中最亮的星星之一，显示出正是这种模式。

几乎纯净的成分

在这个天体中观察到的断裂是迄今为止在任何天体中观察到的最深的。

根据奈杜的说法，这排除了“普通”恒星作为来源。

这一模式使团队开始怀疑他们是否在以惊人的规模观察一种新的“恒星大气”。

此外，红点的光几乎不包含任何金属或氢和氦以外的元素的特征。

奈杜表示，该天体在许多方面“确实独特”。

解密神秘的模拟

为了理解红点的来源，团队进行了不同场景的模拟。

他们寻找可能产生红点独特颜色的天体物理特征组合。

辛科问道，是否可以仅用氢而不使用尘埃来制造如此红的光。

惊讶的是，发现确实可以，如果有一个极其致密的氢屏幕。

这种密度更像是一个巨大的恒星表面，而不是微弱的星际星云。

不可能的能量来源

模拟结果表明，红点可能是被极其致密的氢茧包裹的强大能量源。

这将解释阻挡光线的巴尔默断裂和缺乏其他元素。

然而，这并不能解释该天体的极端亮度。

奈杜指出，有东西看起来有点像恒星，但亮度是已知所有恒星的1000亿倍。

这种能量不能通过核聚变提供，核聚变是所有已知恒星核心的能量来源。

黑洞作为答案

另一方面，黑洞常常以团队观察到的规模产生能量。

奈杜和他的同事在他们的氢茧恒星模拟中加入了一个活跃的黑洞。

他们改变了黑洞的质量以及其他参数。

然后将模拟的“黑洞恒星”的亮度与JWST观察到的亮度进行了比较。

最接近的匹配使团队得出结论，最可能的场景是一颗黑洞恒星。

其类型的第一个天体

该天体可能包含一个约为太阳质量10万倍的中央黑洞。

这个强大的核心被一个致密的氢茧包围，类似于一颗恒星，大小与太阳系相当。

团队将该天体命名为MoM-BH*-1，以纪念发现它的研究。

“黑洞恒星——一号”的昵称意味着它是其他的第一个。

研究人员怀疑黑洞恒星可能解释JWST图像中许多其他小红点。

红点的意义

根据奈杜的说法，每个小红点都与嵌入在早期普通星系中的黑洞恒星一致。

MoM-BH*-1的特别之处在于，黑洞恒星的亮度本质上超过了其周围的宿主星系。

这意味着天文学家正在看到“来自黑洞的纯星光”。

这一发现彻底改变了我们对早期宇宙中紧凑天体的理解。

这项研究得到了麻省理工学院物理系、美国国家航空航天局和哈勃太空望远镜科学研究所的支持。