期刊導航
早期宇宙中的神秘紅點可能是超大質量恒星的種子
當 JWST 于 2022 年 7 月開始科學觀測時，它打開了一扇關于宇宙的全新窗口。JWST 比任何其他望遠鏡都更早地追溯了時間，它揭示了一些驚喜。
其中之一是小紅點（LRD）;強大的太空望遠鏡在 6 億年前探測到的古老、微弱的物體大爆炸.
JWST 發現了 300 多個 LRD，它們的亮度表明恒星質量巨大。雖然早期的想法表明它們是星系，但并非所有人都同意，而且仍然存在許多問題。在如此早期的 LRD 如此之多，以至于它們的存在與我們對早期宇宙的理解發生沖突。
所有科學家似乎都同意，這些物體對于理解宇宙的生長和演化形成我們今天所看到的樣子至關重要。
初步研究表明，LRD是活躍的星系核（AGN），其中心有超大質量黑洞（SMBH）。這可以解釋它們獨特的紅色，可能是由于作為吸積盤的物體周圍有大量的氣體和塵埃造成的。
但在其他方面，它們與 AGN 并不相似。它們不發射可檢測到的 X 射線，在紅外光譜中具有平坦的光譜，并且表現出很小的變異性。
新的研究表明，LRD 實際上并不是星系，而是一種稱為超大質量恒星 （SMS） 的假設恒星。天文學家認為 SMS 是 SMBH 種子形成的關鍵中間階段。這些 SMBH 為科學家在早期宇宙中觀察到的類星體提供動力。
研究是”超大質量恒星與 JWST 小紅點的光譜特征相匹配。“ 作者是弗吉尼亞大學天文學系的 Devesh Nandal 和哈佛大學和史密森尼天體物理中心的 Abraham Loeb。該研究可在 arxiv.org 獲得。
“詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 （JWST） 在高空揭示了一群神秘、緊湊的源紅移被稱為“小紅點”（LRD），其物理性質仍然是激烈爭論的話題，“作者寫道。
“同時，第一個超大質量體的快速組裝黑洞（SMBH）需要形成重種子，超大質量恒星 （SMS） 是領先的理論祖先。
研究人員著手定量檢驗 LRD 實際上是原始 SMS 的假設。
SMS 被認為具有大約 10^6 個太陽質量。這個想法是，這些恒星只能在早期宇宙中形成，并且它們以核心坍縮超新星的形式爆炸，形成了早期黑洞，成為 SMBH 的種子。他們可以解釋為什么研究人員在宇宙時間這么早就發現了 SMBH，遠早于根據當前理論它們應該存在的時間。
作者寫道：“LRD 可能代表在坍縮前最后 ? 10^3 年捕獲的吸積 SMS 的直接光球光。“如此短暫的壽命與 LRD 的稀有性一致，表明它們是星系中轉瞬即逝但至關重要的階段，并且黑洞形成。
研究人員為具有 10^6 個太陽質量且不含金屬的 SMS 開發了詳細的大氣模型。由于這些恒星是人口 3 星級s，不應含有金屬。他們的模型能夠解釋觀察到的 LRD 特征。
模擬的SMS與LRD的光度相匹配，光譜特征也相匹配。這一點至關重要，因為正如作者所解釋的那樣，“我們模型的最終測試是它重現觀察到的 LRD 光譜的能力。在他們的工作中，他們專注于兩個名為 MoM-BH*-1 和 The Cliff 的 LRD，這兩個物體在科學文獻中占有重要地位。
作者解釋說：“LRD 光譜的一個決定性特征是吸收時同時存在一條強而寬的 Hβ 發射線與其他巴爾默線一起。他們說這些是由 SMS 周圍擴展的致密光球層引起的。
南達爾和勒布表示，他們的工作是“對第三群超大質量恒星 （SMS） 是否可以充當被稱為小紅點 （LRD） 的神秘天體的中央引擎的第一性原理研究”。
他們已經表明，具有 10^6 個太陽質量的 SMS 與 LRD 的光度相匹配。他們已經表明，SMS 周圍擴展的恒星光球層可以解釋V型巴爾默斷裂在 LRD 中可見。他們還表明，SMS 光譜與觀察到的 LRD 光譜相匹配。
“總之，我們的 SMS 模型為 LRD 提供了非常簡單且自洽的物理圖片，”作者寫道。雖然其他模型表明 LRD 是活躍的星系核，但它們的模型需要單獨的組件來進行發射、吸收和連續體，但它們的模型呈現出統一的起源。這符合奧卡姆剃刀，這促使我們尋找元素數量最少的解釋。
雖然一項研究并沒有完全證明任何事情，但這項研究為更深入的研究奠定了基礎。“未來的工作應該旨在建立在這里奠定的基礎上，”研究人員在結論中寫道。擴展模型可以探索具有不同質量和其他性質的SMS是否有不同的途徑形成觀察到的LRD群體。
小紅點極難觀察，處于 JWST 能力的邊緣。雖然有一天可能會有更強大的 JWST 繼任者，但就目前而言，科學家們必須利用他們所擁有的東西。
如果證明小紅點星系根本不是星系，而是超大質量恒星，是當今超大質量黑洞（SMBH）的祖先，我們將對天文學中最引人注目的問題之一有一個答案。科學家們可以繼續證明 LRD 實際上是 SMS，但他們可能要到很長的將來才能確認。
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