《怪兽之星》或许终于在时间的黎明中得以一窥

最大的谜团之一是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的开发目的是研究超大质量的诞生黑洞（小型小孩）。

二十多年来，天文学家一直在思考这些重力巨兽——质量数百万到数十亿太阳——如何在大爆炸.根据最广泛接受的宇宙学模型，大质量黑洞没有足够的时间通过黑洞通常形成和合并的过程形成。

近期观测对这些模型提出了挑战，支持了另一种假说：SMBH的“种子”直接由宇宙气体坍缩云形成，即直接坍缩黑洞（DCBHs）。

相关报道：这可能是超大质量黑洞首次被目击的诞生

唯一的另一种可能是，早期宇宙（第三族群）存在的恒星质量足够大，足以留下巨大的黑洞。

利用JWST，一个国际团队发现了支持“”怪兽之星早期宇宙中存在1000到10000个太阳质量。

该团队由弗吉尼亚大学的瑞士国家科学基金会博士后研究员Devesh Nandal领导，他是理论与计算研究所（ITC）在哈佛与史密森天体物理中心（CfA）进行的。

他与宇宙学高级讲师丹尼尔·惠伦一同出席宇宙学与引力研究所（ICG）在朴茨茅斯大学;来自阿拉伯联合酋长国大学（UAEU）的天体物理学家穆罕默德·A·拉蒂夫，以及来自莫纳什大学物理与天文学学院的研究员亚历山大·赫格尔。

利用JWST，团队研究了GS 3073星系的化学特征，该星系最初由Latif、Whalen及其同事于2022年识别。天文学研究所（IfA）在爱丁堡大学、埃克塞特大学，以及赫茨伯格天文学与天体物理研究中心.

当时，发现团队注意到氮氧比极高（0.46）;远高于任何已知的恒星或恒星爆炸类型所能解释的高度。这促使他们推测宇宙中最早的恒星，即第三期恒星，是在大爆炸几亿年后由冷气体湍流形成的。

他们还指出GS 3073含有积极进食的黑洞在它的中心，可能是这些“怪兽星”之一的残余。他们声称，这种恒星天体的存在可以解释为什么韦伯探测到多个存在于大爆炸后不到10亿年的类星体。

该现象也称为活动星系核（AGN），由星系中心的单粒子粒子（SMBH）引起，它们将下落的气体和尘埃加速至接近光速。这会释放出巨大的能量，使核心区域暂时盖过盘中所有恒星的光芒。

朴茨茅斯大学的南达尔说新闻稿:

化学丰度就像宇宙指纹一样，而GS3073中的图案与普通恒星无法产生的任何东西都不同。其极端的氮含量只符合我们已知的一种来源——质量是太阳数千倍的原始恒星。

这告诉我们，第一代恒星包含了真正超大质量的天体，这些天体帮助塑造了早期星系，并可能为今天的超大质量黑洞提供了种子。

为了验证这一理论，拉蒂夫、惠伦及其团队模拟了质量为1000至10000太阳质量恒星的演化过程及其产生的化学物质。这使他们能够识别出一个特定机制，解释GS3073中观察到的氮氧比。

它始于怪兽恒星在核心中融合氦气生成碳，碳泄漏到周围的壳层中，氢气在那里被融合。在那里，碳与氢结合形成氮气，氮通过对流流分布到恒星各处，最终释放到太空中。

只要氦在核心中融合（数百万年），这一过程将持续，并富集周围环境的气体云，直到氮氧比值被观察到。团队的模型还表明，这些怪兽星在生命周期末期并未以超新星形式爆炸，而是直接坍缩成大质量黑洞，这些黑洞是今天观测到的SMBH的“种子”。

他们还发现，这种氮特征并不存在于比该质量范围内更小或更大的恒星中。如果这些恒星被证实，将解释韦伯之前观测中出现的两个谜团。

更重要的是，这些发现为宇宙在大爆炸后38万年至10亿年间的存在提供了新的见解——即“宇宙黑暗时代”。

直到最近，这一宇宙学时代对天文学家来说仍难以接近，因为这一时期的光线过于微弱，传统仪器无法观测，需要像JWST那样的尖端红外光学设备。研究人员预测，未来巡天中会出现更多氮过剩的星系，这将使科学家能够进一步探究怪兽恒星的潜在存在。

“我们最新的发现帮助解开了一个长达20年的宇宙谜团，”惠伦说。“通过GS 3073，我们首次有了这些怪兽恒星存在的观测证据。这些宇宙巨星会在短暂的辉煌燃烧中燃烧，随后坍缩成巨大的黑洞，留下我们数十亿年后仍能探测到的化学特征。

“有点像恐龙在地球上——它们巨大而原始。而且他们的寿命很短，寿命仅25万年——宇宙一瞬间。”

本文最初发表于今日宇宙.请阅读原文.

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