“天文學家觀測到神秘小紅點，但不知道到底是什么”

【文/觀察者網(wǎng) 陳思佳】近期，美國詹姆斯·韋布空間望遠鏡在探測宇宙時，發(fā)現(xiàn)了一批神秘的明亮紅色天體。據(jù)美國有線電視新聞網(wǎng)（CNN）3月17日報道，這些天體被天文學家稱為“小紅點”（little red dots），它們結(jié)構(gòu)致密、非常明亮且數(shù)量眾多，但與已知的天體有很大差別，令天文學家感到費解。

自2022年以來，天文學家通過韋布望遠鏡發(fā)現(xiàn)了大約1000個明亮紅色天體，它們與地球的距離都非常遙遠，但沒有人能確定它們到底是什么。天文學家提出了一系列假設(shè)，包括早期宇宙的大質(zhì)量星系、被塵埃包圍的黑洞等，但這些猜想陸續(xù)被后續(xù)的推測推翻。

奧地利科學技術(shù)研究所星系天體物理研究組負責人喬里特·馬特表示，韋布望遠鏡發(fā)現(xiàn)的“小紅點”幾乎都非常遙遠，“意味著‘小紅點’在早期宇宙中廣泛存在——主要是宇宙形成的最初十幾億年，但在更近或更晚的宇宙中極為罕見。”

德國馬克斯·普朗克學會去年在科學新聞網(wǎng)站“Phys.org”發(fā)文指出，已知的“小紅點”與地球的距離基本都在120億光年以上。

去年，一組研究人員首次發(fā)現(xiàn)了3個距離地球相對更近的“小紅點”，相關(guān)研究正在進行中。但馬特表示，從當前的觀測結(jié)果來看，距離較近的“小紅點”，要遠比宇宙中遙遠區(qū)域的“小紅點”稀少得多。

馬特告訴CNN：“我們2024年研究的主要解釋是，這些是正在成長的黑洞，呈現(xiàn)紅色是因為它們被塵埃包圍。我覺得，這一直是我們論文發(fā)布后至少一兩年里的共識，但現(xiàn)在學術(shù)界的觀點有所變化。我們?nèi)匀徽J為它們是正在形成中的黑洞，但呈現(xiàn)紅色不是因為有塵埃，而是因為有氫氣。”

韋布望遠鏡近紅外相機拍攝的幾個“小紅點”合成圖像 美國國家航空航天局

美國哈佛-史密松森天體物理中心研究員安娜·德格拉夫領(lǐng)導的研究團隊，在2023年啟動了一個名為“紅色未知天體：明亮紅外河外巡天”（RUBIES）的項目，使用韋布望遠鏡60小時的觀測時間，對上千個未知天體進行了分析。

德格拉夫表示：“這實際上是第一個系統(tǒng)追蹤這些天體的項目，不僅是‘小紅點’，還觀測了各種各樣的奇怪天體。”她透露，最大的驚喜是一個被命名為“斷崖”（The Cliff）的天體，其特征推翻了有關(guān)“小紅點”的早期假設(shè)。

“這個源讓我們第一次可以確定地說，它既不是普通星系，也不是被塵埃包裹的黑洞，”德格拉夫說，“它一定是別的東西，這在某種程度上是一個突破性的時刻。”

“斷崖”是編號RUBIES-UDS-154183的天體，于2024年被發(fā)現(xiàn)。CNN稱，“斷崖”的名稱來源于其光譜曲線的陡峭變化：從較弱的紫外光迅速過渡到強烈的紅光。

德格拉夫指出：“這種特征只能由溫度較高且致密的氫氣造成，這一點令人驚訝。因為這意味著‘小紅點’呈現(xiàn)紅色，并不是因為它們包含年老的恒星或含有塵埃，而是因為光線被圍繞中心天體的致密氣體吸收，我們認為中心是黑洞。這種情況此前從未被觀測到過。”

德格拉夫認為，“斷崖”暗示了一種全新的宇宙天體類型，她在一些論文中稱這些天體為“黑洞恒星”（black hole stars）。她承認，這個叫法有些“標題黨”的意味，但并非完全不準確。

“我們確實認為，中心存在一個黑洞為其提供能量。這個黑洞發(fā)出的輻射照亮了周圍的氣體，在某種程度上，其存在方式與我們在恒星中看到的現(xiàn)象有些類似。”德格拉夫說道。

CNN指出，黑洞本身并不會發(fā)光，但落入其中的物質(zhì)會被加熱到極高溫度并產(chǎn)生強烈輻射，因此正在增長的黑洞是宇宙中最明亮的天體之一。

“黑洞恒星”的概念圖像 CNN

在2006年，天文學家米奇·貝格爾曼、瑪爾塔·沃隆特里和馬丁·里斯曾提出“準恒星”（quasi-stars）猜想，認為宇宙中可能存在一類并非由核聚變驅(qū)動，而是由黑洞提供能量的“類恒星天體”。這種黑洞被一團巨大的氣體云包圍，看起來像一顆恒星一樣發(fā)光。

這三名天文學家認為，“準恒星”中的黑洞是由一顆大質(zhì)量恒星坍縮形成的。

不過，貝格爾曼告訴CNN，盡管“準恒星”的理論模型與韋布望遠鏡觀測到的“小紅點”有很多相似之處，但這并不能說明“小紅點”就是他們預測的“準恒星”。

貝格爾曼說：“我意識到，我們曾預測過被大量物質(zhì)包裹的黑洞。但我不認為有足夠的證據(jù)可以表明這就是對‘小紅點’的解釋。但到目前為止，我也沒有看到可以推翻這種假說的證據(jù)。”

馬特表示：“‘小紅點’很可能是‘準恒星’，但在我看來，我們還沒有完全排除其他可能性。我當然希望這是真的，因為這意味著我們發(fā)現(xiàn)了一種連接恒星和超大質(zhì)量黑洞的新型天體物理現(xiàn)象。但我認為，現(xiàn)在下結(jié)論還為時過早。”

德格拉夫補充說，天文學家對“小紅點”的了解還不夠。她承認，天文學家實際上還無法證明“小紅點”內(nèi)部確實包含黑洞，“我們認為黑洞存在的唯一原因，是因為它們非常明亮，而且數(shù)量眾多。這是我們的科學直覺，但要證明這一點還很困難。”

美國普林斯頓大學天體物理學家珍妮·格林表示，她認為有關(guān)黑洞的假說最符合當前的觀測結(jié)果，但學術(shù)界也提出了一些非常奇妙的猜測，比如某種非常巨大的恒星正在死亡。她直言，未來的觀測結(jié)果完全有可能再次推翻天文學家的假設(shè)，“我還是對可能性保持開放態(tài)度”。

CNN評論稱，無論對“小紅點”的研究得出什么樣的結(jié)果，都有助于天文學家加深對宇宙的理解。

德格拉夫表示，韋布望遠鏡是價值100億美元的科學任務(wù)，目標就是發(fā)現(xiàn)未知的事物，“我覺得它完成了目標。這真的給我們帶來了新的謎題，看起來有點像星系、有點像黑洞、有點像恒星——專家們都在努力參與研究，提出個人理論或見解，我認為這真的很獨特。”

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