IT之家 4 月 30 日消息，詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST）此前发现了若干神秘的“小红点”，科学家在其中一个红点所在位置探测到了 X 射线信号。这一发现进一步佐证了一种理论：这些红点属于黑洞恒星 —— 由巨大且致密的气体团构成，其内部不断成长的超大质量黑洞为整个气体团提供能量。 据IT之家了解，小红点或许是韦布望远镜迄今为止取得的最重大宇宙学发现，也可能是 1998 年暗能量被发现以来，天文学界最重要的发现。若天文学家对其本质的判断属实，它们将成为一道关键的缺失演化环节，助力解开超大质量黑洞及其周边星系的形成之谜。 科研人员将韦布望远镜对一片包含小红点空域的观测数据，与美国国家航空航天局钱德拉 X 射线天文台对同一片空域的存档观测数据进行比对后，发现了这处全新的 X 射线辐射源。 普林斯顿大学天文学家安迪・古尔丁在声明中表示：“这处 X 射线辐射源早已出现在钱德拉天文台十多年的巡天数据里，但在韦布望远镜观测这片天区之前，我们完全没意识到它的非凡价值。” 钱德拉天文台已在宇宙中识别出数百万个 X 射线源，而编号为 3DHST-AEGIS-12014 的这处辐射源（AEGIS 指全波长延伸格罗特带国际巡天项目），其特殊意义直到被发现与韦布望远镜观测到的一颗小红点位置完全重合后，才得以显现。该 X 射线源的能量级别与类星体相近；类星体是中心存在极端活跃黑洞的星系，通常由星系并合搅动星际气体，促使物质向黑洞坠落而形成。 小红点结构致密，直径最大仅数百光年；同时色泽偏红，意味着整体温度偏低。哈佛大学安娜・德赫拉夫牵头的一项最新研究，在小红点中探测到了水汽，而水汽的存在也印证了其低温特征：温度介于 3092 至 6692 华氏度（1700 至 3700 摄氏度）之间。这个温度对人类而言看似极高，实则低于太阳，也低于绝大多数恒星（仅比质量最小的红矮星更温热）。 此外，小红点距离地球极其遥远，经测算其存在于 120 亿年前，甚至更为久远。哈勃空间望远镜对 3DHST-AEGIS-12014 的光度测量显示，我们如今观测到的这一神秘天体，呈现的是它 118 亿年前的样貌。 小红点的发现，还有望达成韦布望远镜的核心科学目标之一：追溯超大质量黑洞及其宿主星系的起源与演化历程。 超大质量黑洞的诞生机制，一直是困扰天文学家的未解之谜。一种猜想是自下而上形成：超新星爆发产生的恒星级小型黑洞，不断相互合并，最终成长为超大质量黑洞；另一种猜想是自上而下形成：由质量相当于太阳数十万倍乃至数百万倍的巨型气体云直接坍缩而成。 学界目前认为，小红点是包裹着新生超大质量黑洞的巨型气体云，黑洞从气体云内部不断吞噬物质、由内向外蚕食整个气团。黑洞周围旋转的物质释放出热量与能量，再加上带电粒子沿磁场准直喷流挣脱黑洞引力束缚，使得整片气体云发出光亮。 尽管小红点尚不能作为超大质量黑洞自上而下形成的绝对定论，但已为此观点提供了强有力的支撑。而钱德拉天文台的最新发现，进一步夯实了这一假说。 德国马克斯・普朗克天文研究所的拉斐尔・维丁是本次发现相关科研论文的第一作者，他表示：“多年来，天文学家一直试图破解小红点的本质。可以这么说，这单个 X 射线天体，或将帮我们串联起所有相关线索。” 若维丁团队的研究结论成立，这将是首个被探测到释放 X 射线的小红点。普通处于成长阶段的超大质量黑洞（如类星体中心黑洞），会因坠落物质被加热至数百万摄氏度而辐射 X 射线。但普通小红点外围的气体云会阻挡 X 射线，使其无法逃逸至宇宙空间，因此通常情况下，我们观测不到小红点的 X 射线辐射。这也让 3DHST-AEGIS-12014 显得格外特殊。 德赫拉夫称：“找到这颗与众不同的小红点，为我们探究其能量来源提供了全新的重要线索。” 为何我们能观测到 3DHST-AEGIS-12014 释放的 X 射线？学界提出一种过渡天体假说：它正处于演化中间阶段，一端是诞生于小红点内部的超大质量黑洞，另一端是活跃星系中心不断壮大、无气体云包裹的“裸露”超大质量黑洞。在小红点内部，黑洞由内向外吞噬气体云，最终会在气团上形成空洞，如同通往红点核心与潜伏黑洞的“窗口”，X 射线便经由这些窗口向外逃逸。 此外，尽管因距离遥远，该天体的 X 射线信号十分微弱，但钱德拉的观测数据表明，3DHST-AEGIS-12014 的 X 射线亮度或许存在变化。原因可能是巨型气体云持续旋转，大小不一的辐射窗口依次转向地球观测视角。 目前，钱德拉发现的这处与韦布小红点对应的 X 射线源，真实身份仍未最终敲定。有一种小众可能性：它是被特殊高温尘埃包裹的超大质量黑洞。但这类特殊尘埃从未在宇宙中被发现过，因此该推测可能性极低。 普林斯顿大学的刘汉普表示：“若我们证实这处 X 射线源属于演化过渡阶段的小红点，它不仅是同类天体中的首例，更将让人类首次窥见小红点的核心内部结构。同时，这也将成为迄今最有力的证据，证明超大质量黑洞的成长，是部分乃至全部小红点形成演化的核心驱动力。” 一旦该假说得到证实，小红点将补齐星系与超大质量黑洞形成演化拼图中的关键一环，帮助天文学家厘清银河系等星系的早期演化历史。自埃德温・哈勃证实银河系外存在其他星系以来，这一直是天文学界的终极梦想之一。 该项研究成果已于今年 3 月发表在《天体物理学快报》期刊上。
IT之家 4 月 16 日消息，天文学家利用詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST），对一颗系外行星展开了观测研究，这颗行星有望帮助人类界定行星与恒星之间的界限。 据IT之家了解，这颗奇特的系外行星是天鹅座 29 b（29 Cygni b）， 一颗质量约为木星 15 倍的气态巨行星，距离地球 133 光年。 人们普遍认为，大多数行星是通过“自下而上”的方式形成的：岩石和冰块的微小团块不断聚合，逐渐长成一颗行星。然而，这种机制很难解释像天鹅座 29 b 这样大质量行星的形成。 这类巨行星被认为是通过“自上而下”的方式形成的 —— 在围绕新生恒星旋转的原行星盘中，致密的气体和尘埃区域直接坍缩而成。这与恒星自身的形成方式相同，恒星便是由更大规模的星际气体和尘埃云中的致密区域形成。 如今，韦布望远镜已获得多方面证据，表明像天鹅座 29 b 这样的巨型行星，也有可能像较小的行星一样，通过自下而上的方式形成。 天鹅座 29 b 正处于两种形成机制的分界线上，其巨大质量看似符合自上而下的形成方式，但其宽阔的轨道 —— 与恒星的平均距离约为 15 亿英里（24 亿公里），与太阳系中天王星到太阳的距离相近，又暗示它可能是自下而上形成的。 研究团队利用韦布望远镜的近红外相机（NIRCam），直接拍摄到了天鹅座 29 b 的影像。该项目计划对四颗系外行星进行成像，这些行星的轨道都在距离恒星约 93 亿英里（150 亿公里）以内，质量介于木星的 1 到 15 倍之间。这些行星都相对年轻，形成时产生的热量仍未散去，温度在 530 至 1000 摄氏度（990 至 1830 华氏度）之间，这意味着它们的大气化学成分也应较为相似。 研究人员探测了被二氧化碳和一氧化碳吸收的光线，从而测量出天鹅座 29 b 大气中比氦更重的元素（天文学家称之为“金属”）的含量。 结果显示，这颗系外行星的金属丰度约为地球的 150 倍，甚至远高于其母恒星。这表明，在形成过程中，这颗气态巨行星从其诞生的原行星盘中，大量吞噬了富含金属的物质团块。 团队还确定，天鹅座 29 b 的轨道平面与母恒星的自转方向一致， 这进一步证明它确实是在原行星盘内形成的。 随着该项目继续对同类行星展开研究，未来将揭示其他巨型行星在形成时是否也同样“贪婪”地抓取了富金属物质。这最终有望帮助科学家解开银河系中质量最大的行星究竟是如何诞生的谜题：它们究竟是像恒星一样形成，还是像普通小行星一样形成。 该团队的研究成果已于 4 月 14 日发表在《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal Letters）上。 参考资料： https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae374a
IT之家 4 月 13 日消息，几十年来，天文学家只能借助理论模型研究宇宙中最早诞生的恒星。如今，詹姆斯 · 韦布空间望远镜（JWST）的观测结果，为这些古老的“第三星族星”提供了迄今为止最具说服力的证据。研究发现，它们聚集在一个宇宙大爆炸仅 4 亿年后就形成的小型伴天体周围。 这一发现已刊载于两篇配套研究论文中，两篇预印本均发布在 arXiv 服务器上：一篇由剑桥大学的罗伯托 · 马约利诺领衔，另一篇则由佛罗伦萨大学的埃尔卡 · 鲁斯塔主导。若该发现得到证实，将为人类打开一扇直接观测早期宇宙环境的窗口，并有助于解释初代恒星如何塑造了后续宇宙中的一切天体。 初代恒星 据IT之家了解，与如今的恒星不同，第三星族星由近乎纯净的氢和氦气体云形成，彼时碳、氧、铁等重元素尚未在恒星内部通过核合成产生。天文学家认为，这类恒星质量极大、温度极高，仅用几百万年就燃尽自身燃料 —— 在宇宙时间尺度上不过是转瞬即逝。此后，它们会以剧烈超新星爆发的形式消亡，为重元素播撒至下一代恒星中奠定基础。 2024 年，马约利诺及其团队在 GN-z11 星系的晕轮中发现了一个异常信号。GN-z11 是目前已知早期宇宙中最明亮的星系之一。研究团队借助韦布望远镜搭载的近红外光谱仪 NIRSpec-IFU，在距离主星系仅 3 千秒差距处、一个名为“赫柏”的小型伴天体上，探测到一条微弱的发射谱线。 这条谱线与双电离氦的特征完全吻合，而产生该信号需要能量极高的辐射。加之光谱中未检测到任何重元素，研究团队提出，第三星族星是最合理的辐射来源，尽管此前人类从未直接观测到过这类古老恒星。 进一步观测 凭借 NIRSpec-IFU 的高分辨率观测能力，马约利诺团队现已证实这条氦信号真实存在，并将其解析为两个独立的组成部分。 在另一项独立研究中，鲁斯塔团队在同一位置探测到氢发射谱线，为该天体的身份认定提供了第二个关键依据。两项研究均未在辐射信号中发现重元素存在的证据。 随后，鲁斯塔团队通过理论建模，利用观测到的赫柏天体氦氢比例，推算出这些初代恒星的大致质量范围。分析结果显示，这些恒星的质量分布偏向大质量恒星，多数质量约为太阳的 10 至 100 倍，这与相关预测一致， 即早期宇宙尚未被重元素富集时，诞生的初代恒星温度高、质量大。 尽管天文学家仍需更多观测，才能深入了解这些古老恒星的演化历程，但这些相互印证的研究结果，已是目前证明其真实存在的最清晰证据之一。在此基础上，天文学家或将很快揭开更多塑造当今宇宙结构的起源奥秘。