新发现震惊天文学界！早期星系竟拥超大黑洞，宇宙学理论可能被颠覆！
文摘
科学
2024-07-23 17:32
北京
韦布望远镜发现的“小红点”星系让天文学家犯了难。这些古老的星系似乎要么塞满了异常多的恒星，要么拥有大得离谱的黑洞。无论哪种情况，都挑战了我们现有的星系演化理论。
文 | 陈强
视觉设计 | 李梅
詹姆斯·韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope，简称韦布望远镜）自升空以来，已经为天文学家带来了许多惊人的发现。然而，最近的一个发现却让天文学家陷入了困惑之中。利用韦布望远镜观测遥远的深空时，天文学家发现了数百个遥远的红色星系。这些被称为“小红点”（little red dots）的星系形成于宇宙大爆炸后的数亿年内，属于宇宙中最早诞生的一批星系。然而，天文学家深入分析了研究数据后发现，这些“小红点”星系具有一些令人费解的特征。天文学家利用韦布望远镜拍摄到的“小红点”星系。（图片来源：Jorryt Matthee et al 2024 ApJ 963 129）美国得克萨斯大学奥斯汀分校的天文学家霍利斯·阿金斯（Hollis Akins）表示，这些“小红点”星系数量很多，其中一些非常明亮，发光强度极高，超出了理论的预期。阿金斯和同事分析了这些星系光的两种可能来源——恒星发出的光，以及物质落入星系中心超大质量黑洞时发出的光。然而，他们发现这两种解释都存在问题。如果光主要来自恒星，那么“小红点”星系就必须以极高的速率生成大量恒星，但从理论上讲，这会导致宇宙的总质量远超当前的估计。如果光主要来自超大质量黑洞，那么这些黑洞相对于它们所在的星系来说，其尺寸可能太大了。换句话说，这些早期宇宙中的星系可能拥有着巨大的质量，远超当前宇宙中星系。然而，根据现有的星系演化理论，星系不可能在如此短的时间内变得如此巨大。也许，“小红点”星系发出的光一半来自恒星，另一半来自超大质量黑洞，但天文学家发现，这种情况仍然存在问题。事实上，美国哈佛-史密松天体物理中心的天文学家法比奥·帕库奇（Fabio Pacucci）和同事发现，即使这些星系只有1%的光来自超大质量黑洞，这些黑洞仍然比其他星系中的黑洞大了10～100倍。这超出了我们对当前宇宙的认识。帕库奇认为，也许早期宇宙中超大质量黑洞能以惊人的速度形成和生长。关于星系演化，一个长期困扰天文学家的问题是，是星系先形成，然后物质在星系中心坍缩成黑洞，还是黑洞先形成，然后物质在黑洞周围汇聚成星系。这有点类似于“先有鸡还是先有蛋”的问题。帕库奇认为，基于他们的最新研究，很有可能是先有黑洞，然后才有星系。可以看出，基于现有的星系和黑洞模型，天文学家还无法完美解释“小红点”星系为何会产生如此强的光。问题在于，目前也没有人提出令人信服的新理论。“小红点”星系还呈现出其他一些奇怪的特性，例如恒星的年龄偏老，以及X射线辐射偏弱，这些现象也需要解释。总之，“小红点”星系的存在挑战了我们对星系演化的基本认知。天文学家将继续利用韦布望远镜观测这些神秘的星系，希望揭示更多关于宇宙早期的奥秘。参考文献：
https://arxiv.org/abs/2406.10341
https://arxiv.org/abs/2406.10329
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