當(dāng) JWST 于 2022 年 7 月開始科學(xué)觀測時，它打開了一扇關(guān)于宇宙的全新窗口。JWST 比任何其他望遠(yuǎn)鏡都更早地追溯了時間，它揭示了一些驚喜。

其中之一是小紅點(diǎn)（LRD）;強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡在 6 億年前探測到的古老、微弱的物體大爆炸.

JWST 發(fā)現(xiàn)了 300 多個 LRD，它們的亮度表明恒星質(zhì)量巨大。雖然早期的想法表明它們是星系，但并非所有人都同意，而且仍然存在許多問題。在如此早期的 LRD 如此之多，以至于它們的存在與我們對早期宇宙的理解發(fā)生沖突。

所有科學(xué)家似乎都同意，這些物體對于理解宇宙的生長和演化形成我們今天所看到的樣子至關(guān)重要。

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初步研究表明，LRD是活躍的星系核（AGN），其中心有超大質(zhì)量黑洞（SMBH）。這可以解釋它們獨(dú)特的紅色，可能是由于作為吸積盤的物體周圍有大量的氣體和塵埃造成的。

但在其他方面，它們與 AGN 并不相似。它們不發(fā)射可檢測到的 X 射線，在紅外光譜中具有平坦的光譜，并且表現(xiàn)出很小的變異性。

新的研究表明，LRD 實(shí)際上并不是星系，而是一種稱為超大質(zhì)量恒星 （SMS） 的假設(shè)恒星。天文學(xué)家認(rèn)為 SMS 是 SMBH 種子形成的關(guān)鍵中間階段。這些 SMBH 為科學(xué)家在早期宇宙中觀察到的類星體提供動力。

研究是”超大質(zhì)量恒星與 JWST 小紅點(diǎn)的光譜特征相匹配。“ 作者是弗吉尼亞大學(xué)天文學(xué)系的 Devesh Nandal 和哈佛大學(xué)和史密森尼天體物理中心的 Abraham Loeb。該研究可在 arxiv.org 獲得。

“詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 （JWST） 在高空揭示了一群神秘、緊湊的源紅移被稱為“小紅點(diǎn)”（LRD），其物理性質(zhì)仍然是激烈爭論的話題，“作者寫道。

“同時，第一個超大質(zhì)量體的快速組裝黑洞（SMBH）需要形成重種子，超大質(zhì)量恒星 （SMS） 是領(lǐng)先的理論祖先。

研究人員著手定量檢驗(yàn) LRD 實(shí)際上是原始 SMS 的假設(shè)。

SMS 被認(rèn)為具有大約 10^6 個太陽質(zhì)量。這個想法是，這些恒星只能在早期宇宙中形成，并且它們以核心坍縮超新星的形式爆炸，形成了早期黑洞，成為 SMBH 的種子。他們可以解釋為什么研究人員在宇宙時間這么早就發(fā)現(xiàn)了 SMBH，遠(yuǎn)早于根據(jù)當(dāng)前理論它們應(yīng)該存在的時間。

作者寫道：“LRD 可能代表在坍縮前最后 ? 10^3 年捕獲的吸積 SMS 的直接光球光。“如此短暫的壽命與 LRD 的稀有性一致，表明它們是星系中轉(zhuǎn)瞬即逝但至關(guān)重要的階段，并且黑洞形成。

研究人員為具有 10^6 個太陽質(zhì)量且不含金屬的 SMS 開發(fā)了詳細(xì)的大氣模型。由于這些恒星是人口 3 星級s，不應(yīng)含有金屬。他們的模型能夠解釋觀察到的 LRD 特征。

模擬的SMS與LRD的光度相匹配，光譜特征也相匹配。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)檎缱髡咚忉尩哪菢?，“我們模型的最終測試是它重現(xiàn)觀察到的 LRD 光譜的能力。在他們的工作中，他們專注于兩個名為 MoM-BH*-1 和 The Cliff 的 LRD，這兩個物體在科學(xué)文獻(xiàn)中占有重要地位。

作者解釋說：“LRD 光譜的一個決定性特征是吸收時同時存在一條強(qiáng)而寬的 Hβ 發(fā)射線與其他巴爾默線一起。他們說這些是由 SMS 周圍擴(kuò)展的致密光球?qū)右鸬摹?/p>

南達(dá)爾和勒布表示，他們的工作是“對第三群超大質(zhì)量恒星 （SMS） 是否可以充當(dāng)被稱為小紅點(diǎn) （LRD） 的神秘天體的中央引擎的第一性原理研究”。

他們已經(jīng)表明，具有 10^6 個太陽質(zhì)量的 SMS 與 LRD 的光度相匹配。他們已經(jīng)表明，SMS 周圍擴(kuò)展的恒星光球?qū)涌梢越忉?span>V型巴爾默斷裂在 LRD 中可見。他們還表明，SMS 光譜與觀察到的 LRD 光譜相匹配。

“總之，我們的 SMS 模型為 LRD 提供了非常簡單且自洽的物理圖片，”作者寫道。雖然其他模型表明 LRD 是活躍的星系核，但它們的模型需要單獨(dú)的組件來進(jìn)行發(fā)射、吸收和連續(xù)體，但它們的模型呈現(xiàn)出統(tǒng)一的起源。這符合奧卡姆剃刀，這促使我們尋找元素數(shù)量最少的解釋。

雖然一項(xiàng)研究并沒有完全證明任何事情，但這項(xiàng)研究為更深入的研究奠定了基礎(chǔ)?！拔磥淼墓ぷ鲬?yīng)該旨在建立在這里奠定的基礎(chǔ)上，”研究人員在結(jié)論中寫道。擴(kuò)展模型可以探索具有不同質(zhì)量和其他性質(zhì)的SMS是否有不同的途徑形成觀察到的LRD群體。

小紅點(diǎn)極難觀察，處于 JWST 能力的邊緣。雖然有一天可能會有更強(qiáng)大的 JWST 繼任者，但就目前而言，科學(xué)家們必須利用他們所擁有的東西。

如果證明小紅點(diǎn)星系根本不是星系，而是超大質(zhì)量恒星，是當(dāng)今超大質(zhì)量黑洞（SMBH）的祖先，我們將對天文學(xué)中最引人注目的問題之一有一個答案。科學(xué)家們可以繼續(xù)證明 LRD 實(shí)際上是 SMS，但他們可能要到很長的將來才能確認(rèn)。

本文最初發(fā)表于今日宇宙.閱讀原文.

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