早期宇宙中的神秘红点可能是超大质量恒星的种子

当 JWST 于 2022 年 7 月开始科学观测时，它打开了一扇关于宇宙的全新窗口。JWST 比任何其他望远镜都更早地追溯了时间，它揭示了一些惊喜。

其中之一是小红点（LRD）;强大的太空望远镜在 6 亿年前探测到的古老、微弱的物体大爆炸.

JWST 发现了 300 多个 LRD，它们的亮度表明恒星质量巨大。虽然早期的想法表明它们是星系，但并非所有人都同意，而且仍然存在许多问题。在如此早期的 LRD 如此之多，以至于它们的存在与我们对早期宇宙的理解发生冲突。

所有科学家似乎都同意，这些物体对于理解宇宙的生长和演化形成我们今天所看到的样子至关重要。

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初步研究表明，LRD是活跃的星系核（AGN），其中心有超大质量黑洞（SMBH）。这可以解释它们独特的红色，可能是由于作为吸积盘的物体周围有大量的气体和尘埃造成的。

但在其他方面，它们与 AGN 并不相似。它们不发射可检测到的 X 射线，在红外光谱中具有平坦的光谱，并且表现出很小的变异性。

新的研究表明，LRD 实际上并不是星系，而是一种称为超大质量恒星 （SMS） 的假设恒星。天文学家认为 SMS 是 SMBH 种子形成的关键中间阶段。这些 SMBH 为科学家在早期宇宙中观察到的类星体提供动力。

研究是”超大质量恒星与 JWST 小红点的光谱特征相匹配。“ 作者是弗吉尼亚大学天文学系的 Devesh Nandal 和哈佛大学和史密森尼天体物理中心的 Abraham Loeb。该研究可在 arxiv.org 获得。

“詹姆斯·韦伯太空望远镜 （JWST） 在高空揭示了一群神秘、紧凑的源红移被称为“小红点”（LRD），其物理性质仍然是激烈争论的话题，“作者写道。

“同时，第一个超大质量体的快速组装黑洞（SMBH）需要形成重种子，超大质量恒星 （SMS） 是领先的理论祖先。

研究人员着手定量检验 LRD 实际上是原始 SMS 的假设。

SMS 被认为具有大约 10^6 个太阳质量。这个想法是，这些恒星只能在早期宇宙中形成，并且它们以核心坍缩超新星的形式爆炸，形成了早期黑洞，成为 SMBH 的种子。他们可以解释为什么研究人员在宇宙时间这么早就发现了 SMBH，远早于根据当前理论它们应该存在的时间。

作者写道：“LRD 可能代表在坍缩前最后 ≲ 10^3 年捕获的吸积 SMS 的直接光球光。“如此短暂的寿命与 LRD 的稀有性一致，表明它们是星系中转瞬即逝但至关重要的阶段，并且黑洞形成。

研究人员为具有 10^6 个太阳质量且不含金属的 SMS 开发了详细的大气模型。由于这些恒星是人口 3 星级s，不应含有金属。他们的模型能够解释观察到的 LRD 特征。

模拟的SMS与LRD的光度相匹配，光谱特征也相匹配。这一点至关重要，因为正如作者所解释的那样，“我们模型的最终测试是它重现观察到的 LRD 光谱的能力。在他们的工作中，他们专注于两个名为 MoM-BH*-1 和 The Cliff 的 LRD，这两个物体在科学文献中占有重要地位。

作者解释说：“LRD 光谱的一个决定性特征是吸收时同时存在一条强而宽的 Hβ 发射线与其他巴尔默线一起。他们说这些是由 SMS 周围扩展的致密光球层引起的。

南达尔和勒布表示，他们的工作是“对第三群超大质量恒星 （SMS） 是否可以充当被称为小红点 （LRD） 的神秘天体的中央引擎的第一性原理研究”。

他们已经表明，具有 10^6 个太阳质量的 SMS 与 LRD 的光度相匹配。他们已经表明，SMS 周围扩展的恒星光球层可以解释V型巴尔默断裂在 LRD 中可见。他们还表明，SMS 光谱与观察到的 LRD 光谱相匹配。

“总之，我们的 SMS 模型为 LRD 提供了非常简单且自洽的物理图片，”作者写道。虽然其他模型表明 LRD 是活跃的星系核，但它们的模型需要单独的组件来进行发射、吸收和连续体，但它们的模型呈现出统一的起源。这符合奥卡姆剃刀，这促使我们寻找元素数量最少的解释。

虽然一项研究并没有完全证明任何事情，但这项研究为更深入的研究奠定了基础。“未来的工作应该旨在建立在这里奠定的基础上，”研究人员在结论中写道。扩展模型可以探索具有不同质量和其他性质的SMS是否有不同的途径形成观察到的LRD群体。

小红点极难观察，处于 JWST 能力的边缘。虽然有一天可能会有更强大的 JWST 继任者，但就目前而言，科学家们必须利用他们所拥有的东西。

如果证明小红点星系根本不是星系，而是超大质量恒星，是当今超大质量黑洞（SMBH）的祖先，我们将对天文学中最引人注目的问题之一有一个答案。科学家们可以继续证明 LRD 实际上是 SMS，但他们可能要到很长的将来才能确认。

本文最初发表于今日宇宙.阅读原文.

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