
詹姆斯·韦伯太空望远镜发现神秘的“小红点”是黑洞明星的证据
这是星系团Abell S1063和被称为GLIMPSE-17775的小红点的图像。(图片来源:NASA、ESA、CSA、V. Kokorev(德克萨斯大学奥斯汀分校)、A. Pagan(哈勃太空望远镜科学研究所))使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的天文学家可能接近解开早期宇宙中“小红点”的谜团。团队研究了其中一个奇异物体,指定为GLIMPSE-17775,发现其证据表明它是一个黑洞明星——一个贪婪地进食、不断增长的超大质量黑洞,被部分电离气体的浓密云层包裹。小红点首次出现是在2022年夏季,詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)开始向地球发送数据时。当时一些科学家称它们“破坏了宇宙学”,因为它们在大爆炸后大约6亿年的时候出现在大量分布,但在宇宙达到20亿岁之前又似乎消失了。关于小红点已经提出了几种解释,但其中一个已成为领跑者的概念是黑洞明星。如果黑洞明星存在,小红点的消失将是由于它们强烈的、短暂的生长期导致它们耗尽——或者,因其核心的正在生长的超大质量黑洞最终清除遮蔽它们的稠密气体和尘埃,随着它们演变为更典型的活跃星系而改变外观。然而,问题是,天文学家们尚未能够收集到小红点确实是黑洞明星的观察证据。直到JWST拍摄了小红点GLIMPSE-17775的图像,观察到它在大爆炸之后仅1.8亿年时的状态,同时对引力透镜星系团Abell S1063进行观测。该数据代表了迄今为止从小红点收集的最深光谱,根据该团队的说法,包含多条指向黑洞明星的证据。“我认为科学界的部分人正在朝着一个一致的图景发展——小红点可以通过黑洞明星模型来解释。但之前的小红点没有所有证据都集中在同一个地方,”德克萨斯大学奥斯汀分校的Vasily Kokorev在声明中说。“有了GLIMPSE-17775,我们可以测试这些模型,因为这个源的光谱是如此深奥和惊人。”在爱因斯坦的帮助下解决小红点之谜JWST在寻找我们宇宙中第一代星星时捕捉到了GLIMPSE-17775,这些星星有点令人困惑地被称为“第三类星”的星星。望远镜在构成星系团Abell S1063的星系中寻找这些特定的星星。单独而言,Abell S1063是一个引力透镜,意味着其巨大的引力影响实际上弯曲了时空的结构(统一为一个称为时空的四维实体)。这反过来意味着在我们视角中“位于”星系团后面并朝向我们发出光的物体,其光线路径将随时空曲线而弯曲。这可以产生放大效果。引力透镜的概念首次由阿尔伯特·爱因斯坦在他的广义相对论理论中预测,而这就是科学家如何能够观察GLIMPSE-17775的方式——基本上将30小时的观察时间转变为大约80小时。“当我们第一次看到光谱时,就像把拼图的所有碎片散落在地上,”Kokorev说。“我们拿起每一片拼图,测量核线,并开始将不同的碎片组合成马赛克。也许有几片最开始看起来毫无关系,但然后其中的几片结合在一起,我们意识到这里面有东西。”星系团Abell S1063,JWST看到的引力透镜。(图片来源:NASA、ESA、CSA、V. Kokorev(德克萨斯大学奥斯汀分校)、A. Pagan(哈勃太空望远镜科学研究所))团队在JWST的观测中识别出几条证据表明“小红点”GLIMPSE-17775确实是一个黑洞明星。这包括来自某些元素的辐射,这些辐射与旋转气体云中应有的情况不符。这些发射线反而表明电子的散射,这是预计当辐射源被大量且浓密的气体茧包裹时会发生的现象。荧光和氦吸收辐射的迹象也表明存在浓密的气体遮蔽。团队还注意到了铁的光谱线,团队称之为“铁森林”。这是由于快速进食的超大质量黑洞的高能量输出所期望的结果:一个黑洞明星。如果小红点是被稠密气体包裹的快速吸积的超大质量黑洞,这将解释为什么这些神秘物体在X射线中如此微弱,因为这些茧应该会吸收这种高能辐射。然而,在对GLIMPSE-17775的观察中缺少一些东西。小红点通常在它们发出的光谱中有一个强烈的特征下沉。
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