NASA's Webb Space Telescope just found strange red dots that shouldn’t exist

2022年望远镜发布首批数据集后，由宾州州立大学等机构科学家组成的国际团队发现了神秘的"小红点"。研究人员推测这些天体可能是与当前136亿年历史的银河系同等成熟的星系，形成于大爆炸后仅5至7亿年的宇宙初期。

研究团队将这些天体非正式命名为"宇宙破坏者"，它们最初被认为比科学家预期在婴儿宇宙中存在的星系古老得多——这对现有星系形成理论提出了根本性质疑。

在9月12日发表于《天文学与天体物理学》期刊的论文中，包括宾州州立大学学者在内的国际团队提出新观点：这些红点可能并非星系，而是一种全新天体——黑洞恒星。

分析表明，这些微小光点可能是由超高温致密气体构成的巨型球体，其密度堪比核聚变恒星的表面大气层。但不同于依靠核聚变的恒星，其能量源自中心超大质量黑洞——通过急速吞噬物质并将其转化为能量发光。

"我们持续观测红点，直到发现某个天体的大气层特征完全超出正常星系恒星的解释范围，"论文合著者、宾州州立大学天体物理学副教授Joel Leja解释道，"这个解释非常精妙：原以为是布满低温恒星的小型星系，实际上却是个单一的巨型低温恒星。"

Leja指出，低温恒星因表面温度较低而发光微弱。宇宙中多数恒星属于低质量冷星，但通常被更明亮的巨星光芒掩盖。天文学家主要通过红外观测识别这类恒星，因其辐射集中在不可见的红光或近红外波段。研究发现，尽管黑洞周围气体通常达数百万摄氏度高温，但这些"红点"黑洞发出的光却呈现低温气体特征——与低质量冷星大气层的光谱特征相似。

作为最强大的空间望远镜，JWST配备的红外传感系统可探测远古恒星发出的光线，使科学家能观测到约135亿年前的宇宙黎明时期。

望远镜启用后，全球学者陆续发现这些远超星系模型预测质量的"小红点"。Leja团队最初认为它们是因恒星老化而偏红的成熟星系，但其异常亮度无法用现有恒星分布模型解释。

"这类星系的夜空会亮得令人目眩，"论文合作者、现普林斯顿大学NASA哈勃学者Bingjie Wang表示，"若该解释成立，意味着恒星形成过程突破了现有认知框架。"

为破解谜团，研究团队在2024年动用JWST约60小时观测时间，获取了4500个遥远星系的光谱数据，这是该望远镜迄今最大的光谱数据集之一。

2024年7月，团队发现一个光谱特征显示超大质量的天体，将其命名为"悬崖"。这个形成于宇宙早期的极端天体成为研究红点本质的关键案例。

"'悬崖'的极端特性迫使我们彻底重构理论模型，"论文通讯作者、马克斯·普朗克天文研究所Anna de Graaff在新闻稿中表示。

该天体距地球约119亿光年，光谱分析揭示其本质是被氢气体火球包裹的超大质量黑洞——其剧烈吸积过程产生的光芒取代了传统恒星集群的辐射。

Leja解释道，多数星系中心都存在黑洞。某些超大质量黑洞可达太阳质量的数百万甚至数十亿倍，其强大引力将物质转化为能量发光。

"这些星系中心巨型黑洞的起源始终成谜，"兼任宾州州立大学计算与数据科学研究所研究员的Leja表示，"黑洞恒星可能是现今星系黑洞的初始形态——相当于超大质量黑洞的婴儿期。"

他指出JWST已在早期宇宙中发现高质量黑洞迹象，这类"涡轮增压"式的黑洞恒星或能解释宇宙早期演化机制。团队计划通过测量早期黑洞恒星的气体密度和强度来验证该假说。

当然，这些神秘的"小红点"在时空尺度上都极其遥远，其微小尺寸更增加了观测难度。

"这是当前最吻合所有数据的理论框架，但还需进一步完善，"Leja坦言，"科学允许犯错。宇宙远比想象的更诡异，我们只能循着线索探索。前方必定还有更大惊喜。"

完整作者列表详见论文。宾州州立大学相关研究由NASA资助完成。