天文學家使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡可能接近解開早期宇宙中「小紅點」的謎團。團隊一直在研究其中一個名為 GLIMPSE-17775 的奇怪天體,並找到證據表明它是一顆黑洞星——一個正在大量進食、不斷生長的超大質量黑洞,被部分電離的緻密氣體雲所包裹。
小紅點首先開始出現的時候 詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JWST)於 2022 年夏天開始將資料傳回地球。一些科學家稱它們“破壞了宇宙學”,因為它們在大約 6 億年後大量出現。 大霹靂但似乎 消失了 宇宙年齡還沒20億年之前。對於這些微小的紅點,人們提出了幾種解釋,但其中最重要的解釋是黑洞星的概念。如果黑洞恆星存在,那麼微小的紅點消失將是它們強烈、短暫的吸積導致它們燒毀的結果——或者,因為它們中心不斷增長的超大質量黑洞最終會排出遮蔽它們的緻密氣體和塵埃,隨著它們演變成更典型的活動體而改變它們的外觀。 星系。
然而問題是,天文學家無法收集觀測證據來證明這些小紅點確實是黑洞星。直到 JWST 在對重力透鏡星系團 Abell S1063 進行觀測時,拍攝到了一個微小的紅點 GLIMPSE-17775,它是在大爆炸僅 18 億年後才出現的。該數據代表了迄今為止收集到的小紅點的最深光譜,根據該團隊的說法,其中包含指向黑洞恆星的多個證據。
德克薩斯大學奧斯汀分校的瓦西里·科科列夫(Vasily Kokorev)表示:“我認為科學界的一部分正在趨於一致的觀點,即小紅點可以用黑洞的恆星模型來解釋。但之前的小紅點都沒有將所有證據集中在同一個地方。” 在一份聲明中說。 “借助 GLIMPSE-17775,我們可以測試這些模型,因為該光源的光譜非常深且令人驚嘆。”
愛因斯坦單手解決小紅點難題
JWST 在尋找宇宙中的第一代恆星(被混淆地稱為「族 III」恆星)時瞥見了 GLIMPSE-17775。望遠鏡在構成阿貝爾 S1063 星系團的星系中尋找這些特殊的恆星。
就其本身而言,Abell S1063 就是其中之一 重力透鏡效應這意味著它的巨大引力影響實際上彎曲了空間和時間的結構(統一為一個稱為時空的四維實體)。反過來,這意味著星系團「後面」向我們的有利位置發射光的物體將其光路沿著時空曲線彎曲。這可以產生放大效果。
引力透鏡效應的概念最早由 阿爾伯特愛因斯坦 在他的理論中 廣義相對論這就是科學家能夠觀測 GLIMPSE-17775 的方式——基本上將 30 小時的觀測時間變成了大約 80 小時。
「當我們第一次看到光譜時,就像拼圖的所有碎片散落在地板上一樣,」科科列夫說。 “我們拿走了拼圖的每一塊,測量了線條,然後開始將不同的碎片拼湊成馬賽克。也許有些碎片一開始看起來不像什麼,但後來其中一些拼湊在一起,我們意識到那裡有東西。”
研究小組在 JWST 觀測中發現了幾個證據,顯示「小紅點」GLIMPSE-17775 確實是一顆黑洞星。這包括與旋轉氣體雲中預期不匹配的元素的排放。相反,發射線顯示了當輻射源被大而緻密的氣泡覆蓋時預期的電子散射。氦螢光和吸收輻射的跡像也顯示存在緻密的氣體地函。
研究團隊也看到了鐵的光譜線,研究小組稱之為「鐵森林」。這是可以預料的,因為快速進食的超大質量黑洞(黑洞星)會產生高能量輸出。如果這些微小的紅點正在迅速吸積被緻密氣體包裹的超大質量黑洞,那就可以解釋為什麼這些神秘物體在 X 射線中如此微弱,以至於這些高能量氣泡必須吸收輻射。
然而,GLIMPSE-17775 的觀察結果缺少一些東西。
小紅點通常在其發出的光譜中具有急劇的特徵下降,即所謂的「巴爾默斷裂」。研究小組認為,這個小紅點的這個特徵比其他紅點更弱,因為 GLIMPSE-17775 被一個巨大的宿主星系包圍。因此,該團隊的數據就像小紅點拼圖中缺少的一塊一樣,非常符合我們對宇宙演化的理解。
科科列夫總結道:「一切都很合適,沒有任何東西被破壞,我認為這使得我們宇宙的謎題變得更好。」「展望未來,我渴望更深入地研究,了解是什麼為小紅點的中央引擎提供動力。雖然我們認為它是一個黑洞,但還有一些其他有趣的理論被提出,這令人興奮。」也許在一兩年內,我們將在一兩年內回答這些來源的動力。
該團隊的研究成果於週三(6 月 10 日)發表於 天體物理學雜誌。










