在宇宙探索的征程中,韦布空间望远镜(JWST)又一次带来了令人瞩目的发现。科学家们借助它,在宇宙深处捕捉到一个极为特殊的天体,它呈现为明亮的小红点,却有着与普通天体截然不同的特性,这一发现为天文学研究开辟了新的方向。
故事要从一个名为“Mirage or Miracle”(“海市蜃楼还是奇迹”,简称MoM)的巡天项目说起。该项目的初衷是利用JWST寻找宇宙中距离最遥远、形成时间最早的星系,以解开“为何宇宙早期就存在众多明亮星系”这一谜题。在浏览JWST拍摄的图像时,研究团队意外发现了一个与众不同的天体——一个异常红且明亮的光点。
通常情况下,天文学家看到非常红的天体,会首先考虑其周围存在大量尘埃。然而,这个天体发出的光具有独特特征。它在大多数波长上异常明亮,但当波长低于某个特定值时,光会突然完全消失,这种光谱上的骤降被称为“巴耳末断裂”。巴耳末断裂常见于活动星系核的光谱,在恒星形成活动突然减弱的星系以及夜空中明亮的织女星光谱中也能看到类似现象。
为了弄清楚这个神秘天体的本质,研究团队模拟了多种不同情景。他们首先思考,若完全没有尘埃,仅靠氢能否让天体如此红。令人意外的是,答案是可以,但前提是存在一层密度极高的氢气屏障,其密度类似巨大恒星的表面。
模拟结果显示,这个天体可能是一个被厚厚包裹的强大能量源,外围环绕着密度极高的氢气茧。这解释了为何会出现强烈的巴耳末断裂,以及光谱中为何几乎只有氢和氦。然而,这仍无法解释它为何如此明亮。要知道,它看起来像恒星,却比恒星明亮1000亿倍,核聚变显然无法提供如此巨大的能量,而黑洞则具备这样的能力。
于是,研究人员在“被氢气茧包裹的恒星状天体”模型中加入了一个正在活跃吸积物质的黑洞,并不断调整黑洞质量等参数。通过将模拟得到的“黑洞星”亮度与JWST实际观测到的红点亮度对比,他们找到了与观测结果最吻合的模型。
最终得出结论,这个神秘红点很可能是一颗“黑洞星”。其中心包含一个正在活跃吸积物质、质量约为太阳10万倍的超大质量黑洞,这个黑洞深埋在高度湍动的致密氢气茧中,整个气体结构的尺度大约相当于整个太阳系,或许正处于快速高效增长的早期阶段。而且,这个天体呈现的红色主要可通过气体本身作用解释,尘埃作用可能极小。
研究团队将这个天体命名为MoM - BH* - 1,即“黑洞星1号”,认为它可能只是这类天体中第一个被确认的成员。他们怀疑,JWST观测到的许多其他“小红点”或许也是类似黑洞星,只是没有MoM - BH* - 1明亮。目前,每个“小红点”的观测特征都能与“黑洞星嵌在普通早期星系中”的解释相契合,而MoM - BH* - 1的特殊之处在于其亮度几乎完全盖过了周围宿主星系,天文学家捕捉到的基本就是黑洞星本身的光。
这一发现为破解“超大质量黑洞从何而来、如何演化成长”这一困扰天文学界长达半个世纪的难题提供了新思路,或许意味着需要重新审视现有的超大质量黑洞演化模型,建立更符合实际观测的新模型。










