
为何宇宙在黎明时分已充满巨大黑洞,科学家至今仍在努力解释,而答案可能藏在这个时代一种前所未见的天体:黑洞星。
自2022年韦伯太空望远镜升空开始拍摄极早期宇宙,几乎每张深空影像都冒出一种神秘“小红点”,这些天体数量多到泛滥,在早期 宇宙似乎无所不在,但到如今几乎彻底消失,始终没人能说清楚它们到底是什么。
麻省理工学院团队在筛选韦伯太空望远镜拍摄的深空影像时,又在宇宙大爆炸后仅数亿年发现一个极其明亮的红点MoM-BH*-1,体积与整个太阳系一样大,释放能量却是一般恒星1,000亿倍,研究人员分析认为该红点可能既不是黑洞也不是恒星,而是称为黑洞星(也称为 类星,Quasi-star)的假想天体。
与现代恒星依靠核心核融合提供能量不同,黑洞星的能量源于恒星内部黑洞。
当我们在望远镜影像看到颜色极红的物体,通常会假设它被尘埃包围,但韦伯望远镜新发现的红点光谱特征怎么看都不像单纯被尘埃 挡住,因为光线于某个波长以下完全消失,这种称为巴耳末断裂(Balmerbreak)的断崖式讯号,传统上与存在数亿年的恒星大气层有关 。

韦伯太空望远镜拍摄的深空影像常见小红点特征天体。
更诡异的是该红点光谱几乎侦测不到任何金属元素讯号(除了氢、氦之外什么都没有),团队开始进行各种模拟,测试哪些天文物理 组合能重现该红点,并提出一个大胆假设;光靠氢气不靠任何尘埃,能否调出这种颜色?
模拟表明,只要一层极致密氢气层就可以,不仅完美解释深不见底的光谱断崖,也能解释为什么只看得到氢和氦。
但这锅氢气被什么东西“加热”到能发出比太阳高1,000亿倍光芒?天文学家脑中只会浮现一个答案:黑洞。
于是团队将一个正在吸积物质、持续“进食”的活跃黑洞加进氢气茧模型,反复调整黑洞质量等参数再比对实际观测红点亮度,最接 近的匹配结果即为黑洞星。
用一段话总结MoM-BH*-1本质,其中心藏著一个质量约太阳10万倍的黑洞,外面则包裹一层与太阳系差不多大、浓密如恒星表面的氢气“茧”,黑洞本身虽然被氢气茧挡住看不见,但它疯狂吸积物质释放的能量会从内部“点亮”整个氢气云。
由于MoM-BH*-1附近刚好有一个同时期形成的年轻星系,估计再过1亿年两者就会相撞,研究团队干脆顺手建模并合样貌,结果发现它 与已知深埋在星系中心的小红点几乎一模一样。
像MoM-BH*-1这样的黑洞星很可能就是婴儿版类星体核心引擎,这项发现有助天文学家理清超大质量黑洞如何在宇宙诞生后几亿年就长得这么巨大,以及这些黑洞的诞生时间是否早于孕育它们的星系本身。
新论文发表在《自然》(Nature)期刊。