暗星可以解開早期宇宙的三大謎團

第一批恆星形成於以暗物質為主的區域，特別是在稱為微暈的暗物質小型結構的中心。大爆炸後幾億光年，氫和氦雲已經冷卻到足以在自身重力作用下開始塌縮。這一過程誕生了第一批恆星，標誌著宇宙黎明的開始，這是宇宙歷史上的一個形成時期。

在此期間，條件可能允許一種罕見類型的恆星形成。這些恆星不僅可以通過核聚變提供動力，還可以通過暗物質粒子湮滅時釋放的能量來提供動力。這些被稱為暗星的物體可以長到巨大的尺寸，並可能自然地演變成種子，然後變成超大質量黑洞。

詹姆斯韋斯特望遠鏡揭示了意想不到的早期星系

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡現已觀測到有史以來最遙遠的天體，為早期宇宙提供了前所未有的視角。這些觀測結果挑戰了關於第一批恆星和星系如何形成的長期理論。最令人驚訝的發現之一是存在大量被稱為“藍色怪物”的星系。這些星系非常明亮、非常緊湊，並且含有很少或不含塵埃。

在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡出現之前，沒有任何模擬或理論模型預測具有這些特性的星系應該在宇宙歷史的早期就存在。他們的發現迫使天文學家重新考慮恆星和星系形成的速度。

超大質量黑洞和微小紅點

來自詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的數據也強化了圍繞超大質量黑洞的持續謎團。一些首批觀測到的星系似乎含有比預期年齡大得多的黑洞。解釋這些超出預期的超大質量黑洞（SMBH）的種子如何如此迅速地形成仍然是一個重大挑戰。

此外，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡還發現了一類新的緻密天體，稱為“小紅點”（LRD）。這些無塵源的歷史可以追溯到宇宙黎明，而且很不尋常，因為它們幾乎不發射 X 射線或不發射 X 射線，這是天文學家根據當前模型沒有預料到的。

為什麼當前的模型會失敗？

總而言之，藍巨星系、早期超大質量黑洞和微小的紅點表明，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡之前關於星系和早期黑洞形成的理論存在嚴重缺陷。結果表明，廣泛接受的模型需要進行大量更新，才能考慮到詹姆斯·韋伯太空望遠鏡現在所看到的情況。

“詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的宇宙黎明數據所帶來的一些最重要的謎團實際上是暗星理論的特徵，”伊利說。

越來越多的證據表明存在暗星

儘管暗星尚未通過直接觀測得到證實，但新研究強化了暗星存在的證據。它基於在兩個獨立部分中識別的光學和光譜暗星候選者 與人 研究分別於 2023 年和 2025 年發表。

作者詳細描述了暗星如何解釋藍巨星系、小紅點和擁有大質量黑洞的早期星系的特性。該論文還介紹了最新的光譜分析，為 JADES-GS-13-0 光譜中獨特的氦吸收特徵提供了證據。之前在 JADES-GS-14-0 中定義了類似的功能。

為什麼暗星很重要？

暗星是現代天體物理學中最有趣的理論物體之一。如果得到證實，它可以提供一種直接研究暗物質粒子特性的方法。這將補充目前在地球實驗室實驗中探測暗物質的努力，無論是通過直接探測還是粒子產生，並有助於將宇宙學觀測與基礎物理學聯繫起來。