【正见新闻网2024年07月06日】
【编者注】宇宙的浩渺对人类永远是个迷，无从知道其实质。现代天文学所认识到的只是用现代高科技捕捉到的天体在人类空间能观察到的变化瞬间，科学家抓住这一刻的观测数据，提出理论，假说，象盲人摸象，难以窥探到整体和其本质所在。如果只在人类这个空间去探索宇宙的奥秘，终归是竹篮打水一场空。希望读者从现代天文的发现中，能思考宇宙、人体、生命的真正意义何在。
据宾西法尼亚州立大学2024年6月27日报导，由宾夕法尼亚州立大学研究人员领导的国际团队利用韦伯望远镜上的 NIRSpec 仪器在早期宇宙中发现了三个神秘物体，这些物体形成于宇宙年龄 6 亿至 8 亿年时。研究小组研究这些物体的光谱，他们发现了这些恒星已有数亿年历史，比年轻宇宙的预期的恒星年龄要大得多。
研究人员表示，他们还惊讶地发现，这些物体中还存在巨大超大质量黑洞的迹象，估计它们的质量比我们银河系中的超大质量黑洞大 100 到 1,000 倍。目前的星系增长和超大质量黑洞形成模型都无法预测这两个现象，因为目前的模型认为，星系及其黑洞会在数十亿年中一起成长。
早期宇宙中的三个神秘物体。这里展示的是它们的彩色图像，由韦伯望远镜上的三个 NIRCam 滤光带合成。它们在红色波长下非常紧凑，在蓝色波长下有一些空间结构的证据。 图片来源：研究人员/宾夕法尼亚州立大学提供。
“我们已经证实，这些恒星群中似乎挤满了古老的恒星——数亿年前——而宇宙的历史只有 6 亿到 8 亿年。值得注意的是，这些天体保持着古老星光最早的记录，”宾夕法尼亚州立大学博士后学者、论文第一作者王冰洁说道。“在一个非常年轻的宇宙中发现古老的恒星完全出乎意料。宇宙学和星系形成的标准模型非常成功，然而，这些发光物体并不太符合这些理论。”
研究人员于 2022 年 7 月首次发现这些巨型物体，当时韦伯望远镜发布了初始数据集。几个月后，该团队在《自然》杂志上发表了一篇论文，宣布了这些物体的存在。
研究人员随后利用新数据更清晰地描绘了这些星系的外观和内部情况。研究小组不仅证实了这些物体确实是起源于宇宙初期的星系，还发现了惊人巨大的超大质量黑洞和惊人古老的恒星群的证据。
“这非常令人困惑，”宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学助理教授、两篇论文的合著者乔尔·莱贾 (Joel Leja) 说。“你可以让这个现象与我们目前的宇宙模型相吻合，但前提是我们能想象出早期宇宙必须有一些奇特的、疯狂的快速形成过程。毫无疑问，这是我职业生涯中见过的最奇特、最有趣的物体。”
韦伯望远镜配备了红外传感仪器，能够探测到最古老的恒星和星系发出的光。莱贾说，本质上，这架望远镜可以让科学家回望大约 135 亿年前，也就是我们所知的宇宙起源时期。
分析古老光线的一个挑战是，很难区分可能发出光线的物体类型。就这些早期物体而言，它们具有超大质量黑洞和古老恒星的明显特征。然而，王解释说，目前尚不清楚观测到的光线中有多少来自这两种物质——这意味着这些可能是早期星系，它们出乎意料地古老，质量甚至比我们自己的银河系还要大，形成时间比模型预测的要早得多，或者它们可能是质量更正常的星系，但有“超大质量”黑洞，大约是当今此类星系质量的 100 到 1,000 倍。
“区分落入黑洞的物质发出的光和这些微小遥远物体中恒星发出的光是一项挑战，”王说。“目前的数据无法区分两者的区别，这为解释这些有趣的物体留下了充足的空间。说实话，还有这么多谜团有待解开，真是令人兴奋。”
除了无法解释的质量和年龄之外，如果部分光线确实来自超大质量黑洞，那么它们也不是普通的超大质量黑洞。它们产生的紫外线光子比预期的多得多，用其他仪器研究的类似物体缺乏超大质量黑洞的特征，例如热尘埃和明亮的 X 射线发射。但研究人员表示，也许最令人惊讶的是它们看起来有多大。
“通常情况下，超大质量黑洞与星系是成对出现的，”莱贾说。“它们一起成长，一起经历所有重大的人生经历。但在这里，我们在一个应该是婴儿的星系内部发现了一个完全形成的成年黑洞。这真的说不通，因为这些东西应该一起成长，至少我们是这么认为的。”
研究人员还对这些星系的极小尺寸感到困惑，它们只有几百光年宽，大约比我们的银河系小 1,000 倍。这些星系中的恒星数量与我们的银河系大致相同——大约有 100 亿到 1 万亿颗恒星——但其体积却比银河系小 100万倍。
莱贾解释说，如果把银河系压缩到他们发现的星系的大小，距离我们最近的恒星几乎就在我们太阳系里。银河系中心的超大质量黑洞距离地球只有 26 光年，在天空中可以看见它巨大的光柱。
“这些早期星系的恒星密度如此之高——这些恒星的形成方式一定是我们从未见过的，形成条件也是我们从未预料到的，形成的时间也是我们从未预料到的，”莱贾说。“无论出于什么原因，宇宙在短短几十亿年后就停止了这样的物体的形成。它们是早期宇宙所独有的。”
“我们还有另一种方法可以取得突破，这就是正确的想法，”莱贾说。“我们拥有所有这些拼图碎片，只有我们忽略其中一些碎片正在破碎的事实，它们才能拼合在一起。这个问题可以通过一个天才之举来解决，而迄今为止，我们、我们所有的合作者和整个科学界都未能解决。”
资料来源：
https://www.psu.edu/news/research/story/tiny-bright-objects-discovered-dawn-universe-baffle-scientists/