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韦布望远镜新发现:小红点现X射线信号 助力破解黑洞恒星演化谜题

时间:2026-05-01 02:26:06来源:快讯编辑:快讯

在宇宙探索的征程中,詹姆斯・韦布空间望远镜(JWST)又立下大功,它发现了神秘的“小红点”,这一发现有望成为解开宇宙诸多谜团的关键线索。此前,科学家在其中一个小红点所在位置探测到了X射线信号,这为一种理论提供了有力佐证:这些小红点可能是黑洞恒星,它们由巨大且致密的气体团构成,内部不断成长的超大质量黑洞为整个气体团提供能量。

科研人员将韦布望远镜对包含小红点空域的观测数据,与美国国家航空航天局钱德拉X射线天文台对同一片空域的存档观测数据进行比对,意外发现了一处全新的X射线辐射源。普林斯顿大学天文学家安迪・古尔丁在声明中提到,这处X射线辐射源其实早已存在于钱德拉天文台十多年的巡天数据里,只是在韦布望远镜观测这片天区之前,人们并未意识到它的非凡价值。

在众多X射线源中,编号为3DHST - AEGIS - 12014的辐射源格外引人注目。它所在的AEGIS项目是全波长延伸格罗特带国际巡天项目,该X射线源的特殊意义直到被发现与韦布望远镜观测到的一颗小红点位置完全重合后才显现出来。其能量级别与类星体相近,类星体是中心存在极端活跃黑洞的星系,通常由星系并合搅动星际气体,促使物质向黑洞坠落而形成。

小红点有着独特的特征。它的结构致密,直径最大仅数百光年,且色泽偏红,这表明其整体温度偏低。哈佛大学安娜・德赫拉夫牵头的一项最新研究发现,小红点中存在水汽,这进一步印证了其低温特征,其温度介于3092至6692华氏度(1700至3700摄氏度)之间。这个温度虽对人类来说极高,但低于太阳,也低于绝大多数恒星,仅比质量最小的红矮星更温热。

不仅如此,小红点距离地球极其遥远。经测算,它存在于120亿年前甚至更为久远。哈勃空间望远镜对3DHST - AEGIS - 12014的光度测量显示,如今观测到的这一神秘天体,呈现的是它118亿年前的样貌。

小红点的发现,与韦布望远镜的核心科学目标之一——追溯超大质量黑洞及其宿主星系的起源与演化历程紧密相关。超大质量黑洞的诞生机制一直是天文学界的未解之谜,目前有两种猜想。一种是自下而上形成,即超新星爆发产生的恒星级小型黑洞不断相互合并,最终成长为超大质量黑洞;另一种是自上而下形成,由质量相当于太阳数十万倍乃至数百万倍的巨型气体云直接坍缩而成。

学界目前认为,小红点是包裹着新生超大质量黑洞的巨型气体云,黑洞从气体云内部不断吞噬物质,由内向外蚕食整个气团。黑洞周围旋转的物质释放出热量与能量,再加上带电粒子沿磁场准直喷流挣脱黑洞引力束缚,使得整片气体云发出光亮。

尽管小红点尚不能作为超大质量黑洞自上而下形成的绝对定论,但已为此观点提供了强有力的支撑,而钱德拉天文台的最新发现,进一步夯实了这一假说。德国马克斯・普朗克天文研究所的拉斐尔・维丁是本次发现相关科研论文的第一作者,他表示多年来天文学家一直试图破解小红点的本质,这单个X射线天体或许能帮人们串联起所有相关线索。

若维丁团队的研究结论成立,这将是首个被探测到释放X射线的小红点。普通处于成长阶段的超大质量黑洞(如类星体中心黑洞),会因坠落物质被加热至数百万摄氏度而辐射X射线,但普通小红点外围的气体云会阻挡X射线,使其无法逃逸至宇宙空间,所以通常情况下观测不到小红点的X射线辐射,这也让3DHST - AEGIS - 12014显得格外特殊。

为何能观测到3DHST - AEGIS - 12014释放的X射线呢?学界提出一种过渡天体假说:它正处于演化中间阶段,一端是诞生于小红点内部的超大质量黑洞,另一端是活跃星系中心不断壮大、无气体云包裹的“裸露”超大质量黑洞。在小红点内部,黑洞由内向外吞噬气体云,最终会在气团上形成空洞,如同通往红点核心与潜伏黑洞的“窗口”,X射线便经由这些窗口向外逃逸。

尽管该天体因距离遥远,X射线信号十分微弱,但钱德拉的观测数据显示,3DHST - AEGIS - 12014的X射线亮度或许存在变化。原因可能是巨型气体云持续旋转,大小不一的辐射窗口依次转向地球观测视角。

目前,钱德拉发现的这处与韦布小红点对应的X射线源,真实身份仍未最终确定。有一种小众可能性认为它是被特殊高温尘埃包裹的超大质量黑洞,但这类特殊尘埃从未在宇宙中被发现过,所以该推测可能性极低。普林斯顿大学的刘汉普表示,若证实这处X射线源属于演化过渡阶段的小红点,它不仅是同类天体中的首例,更将让人类首次窥见小红点的核心内部结构,同时也将成为迄今最有力的证据,证明超大质量黑洞的成长是部分乃至全部小红点形成演化的核心驱动力。一旦该假说得到证实,小红点将补齐星系与超大质量黑洞形成演化拼图中的关键一环,帮助天文学家厘清银河系等星系的早期演化历史,而这自埃德温・哈勃证实银河系外存在其他星系以来,一直是天文学界的梦想之一。该项研究成果已于今年3月发表在《天体物理学快报》期刊上。

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