天文學家發現一個新的天體：黑洞星

**麻省理工學院的天文學家探測到一個結合了星星和黑洞特徵的物體。它發出比任何已知星星多出一千億倍的能量，這挑戰了當前的天體物理模型。

• 這個物體被命名為 MoM-BH-1，觀測到的時間距大爆炸僅幾億年。*
• 它包含一個質量為十萬個太陽的中央黑洞，周圍環繞著一層密集的氫雲。
• 這一發現可能解釋了幾乎出現在詹姆斯·韋伯太空望遠鏡所有圖像中的神秘“小紅點”。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）在早期宇宙中探測到一個極其明亮的紅點。

這個物體類似於一顆巨大的星星，大小與我們的太陽系相當，但它發出的能量是任何已知星星所能產生的物理能量的十萬億倍。

事實上，這樣的能量更接近於黑洞所能產生的能量。

這種奇特的組合暗示著這個紅點是一種全新的天體來源。

天文學家稱之為“黑洞星”。

使用詹姆斯·韋伯望遠鏡的發現

麻省理工學院及其他機構的天文學家團隊在《自然》雜誌上發表了他們的分析。

他們利用美國國家航空暨太空總署的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡觀測了大爆炸後幾億年的早期宇宙。

這個明亮的紅點在深空圖像中格外突出。

主要作者羅漢·奈杜（Rohan Naidu），美國國家航空暨太空總署的哈勃獎學金獲得者及麻省理工學院卡夫利天體物理與太空研究所的Pappalardo獎學金獲得者，解釋說這個物體的圖像正在迅速演變。

根據奈杜的說法，他們相信有一個質量是太陽的十萬倍的中央黑洞。

什麼是黑洞星？

這個物體可能是一個極其密集的氣體雲，並不是由標準的核融合驅動，而是由一個中央黑洞驅動。

黑洞和星星的結合在此之前從未被觀察到。

圍繞黑洞的將是一層非常擴展的氣體包裹，看起來像是一顆與太陽系大小相當的星星。

奈杜強調這個包裹是“巨大的”。

黑洞的吸積作為能量來源，扮演著核融合的角色，而周圍的密集氣體則類似於一個偽光球。

小紅點的線索

如果這個明亮的紅點確實是一顆黑洞星，它將有助於解決其他神秘“小紅點”的身份。

這些點幾乎出現在JWST迄今拍攝的所有深空圖像中。

奈杜指出，這些小紅點似乎在早期宇宙中無處不在，但在當前時代幾乎消失。

這些物體的身份一直是JWST時代最具爭議的主題之一。

麻省理工學院的共同作者包括MK的主任羅伯特·辛科（Robert Simcoe）和物理學教授溫迪·孫（Wendy Sun），以及來自多個機構的合作者。

尋找早期星系

奈杜和他的同事並不打算發現一顆黑洞星。

他們在進行一項名為“海市蜃樓或奇蹟”（MoM）的研究時，尋找最遙遠和最早的星系。

該團隊利用JWST觀察宇宙在幾億年時的深空。

他們的目標是尋找在早期時期實際形成的星系。

奈杜解釋說，早期時期出現了許多明亮星系的謎團。

獨特的發現

在檢查JWST的圖像時，他們注意到一個非常紅且非常明亮的點，與其他點格外突出。

辛科解釋說，當在宇宙中看到非常紅的東西時，通常會假設它被塵埃包圍。

比較了加拿大森林大火的煙霧對波士頓天空造成的鮮紅色影響。

當天體通過一層塵埃面紗觀察時，可能會顯得比其內在顏色更紅。

然而，光中的其他特徵與物理學家對塵埃的預期並不一致。

更深的巴爾默斷裂

團隊觀察到另一個奇怪的模式：該點的光非常明亮，除了在某些波長以下。

在這些波長下，光完全消失。

這種光譜的下降被稱為“巴爾默斷裂”。

傳統上，它與在幾億年星體的氣體中吸收光子的密集氣體相關。

維加，夜空中最明亮的星星之一，正好顯示出這種模式。

幾乎純淨的組成

在這個物體中觀察到的斷裂是迄今為止在任何物體中觀察到的最深的。

這排除了“普通”星星作為來源，根據奈杜的說法。

這一模式使團隊開始懷疑他們是否在觀察一種新的“星際大氣”，其規模壯觀。

此外，紅點的光幾乎不包含任何金屬或氫和氦以外的元素的特徵。

奈杜表示，這個物體在許多方面都是“真正獨特的”。

模擬以解開謎團

為了理解紅點的來源，團隊進行了不同場景的模擬。

他們尋找可能產生紅點獨特顏色的天體物理特徵的組合。

辛科問道，是否可以僅使用氫而不使用塵埃來製造如此紅的顏色。

驚訝的是，發現如果有一個極其密集的氫屏幕，這是可以做到的。

這種密度更像是巨大星星的表面，而不是微弱的星際雲。

不可能的能量來源

模擬表明，紅點可能是一個強大的能量來源，包裹在一層極其密集的氫茧中。

這解釋了阻擋光的巴爾默斷裂和缺乏其他元素。

然而，這並不能解釋該物體的極端亮度。

奈杜指出，這看起來有點像一顆星星，但亮度是1000億倍。

這種能量不能由核聚變提供，核聚變是所有已知星星核心的能量來源。

黑洞作為答案

另一方面，黑洞常常在團隊觀察到的尺度上產生能量。

奈杜和他的同事在他們的氫茧星模擬中納入了一個活躍的黑洞。

他們變化了黑洞的質量，以及其他參數。

然後，他們將模擬的“黑洞星”的亮度與JWST觀察到的亮度進行比較。

最接近的匹配使團隊得出結論，最可能的情景是一顆黑洞星。

首個此類物體

該物體可能包含一個約為太陽質量100,000倍的中央黑洞。

這個強大的核心被一層密集的氫茧包圍，類似於一顆星星，大小與太陽系相當。

團隊將該物體命名為MoM-BH*-1，以紀念發現它的研究。

“黑洞星——一號”的綽號意味著它是其他的第一個。

研究人員懷疑黑洞星可能解釋JWST圖像中的許多其他小紅點。

紅點的意義

根據奈杜的說法，每個小紅點都與嵌入在早期普通星系中的黑洞星一致。

MoM-BH*-1的特別之處在於，這顆黑洞星本質上超越了其周圍的宿主星系的亮度。

這意味著天文學家正在觀察到「黑洞恆星的純光」。

這一發現徹底改變了我們對早期宇宙中緊湊物體的理解。

這項研究得到了麻省理工學院物理系、NASA和太空望遠鏡科學研究所的支持。