【正見新聞網2024年07月06日】
【編者注】宇宙的浩渺對人類永遠是個迷，無從知道其實質。現代天文學所認識到的只是用現代高科技捕捉到的天體在人類空間能觀察到的變化瞬間，科學家抓住這一刻的觀測數據，提出理論，假說，象盲人摸象，難以窺探到整體和其本質所在。如果只在人類這個空間去探索宇宙的奧秘，終歸是竹籃打水一場空。希望讀者從現代天文的發現中，能思考宇宙、人體、生命的真正意義何在。
據賓夕法尼亞州立大學2024年6月27日報導，由賓夕法尼亞州立大學研究人員領導的國際團隊利用韋伯望遠鏡上的 NIRSpec 儀器在早期宇宙中發現了三個神秘物體，這些物體形成於宇宙年齡 6 億至 8 億年時。研究小組研究這些物體的光譜，他們發現了這些恆星已有數億年歷史，比年輕宇宙的預期的恆星年齡要大得多。
研究人員表示，他們還驚訝地發現，這些物體中還存在巨大超大質量黑洞的跡象，估計它們的質量比我們銀河系中的超大質量黑洞大 100 到 1,000 倍。目前的星系增長和超大質量黑洞形成模型都無法預測這兩個現象，因為目前的模型認為，星系及其黑洞會在數十億年中一起成長。
早期宇宙中的三個神秘物體。這裡展示的是它們的彩色圖像，由韋伯望遠鏡上的三個 NIRCam 濾光帶合成。它們在紅色波長下非常緊湊，在藍色波長下有一些空間結構的證據。 圖片來源：研究人員/賓夕法尼亞州立大學提供。
「我們已經證實，這些恆星群中似乎擠滿了古老的恆星——數億年前——而宇宙的歷史只有 6 億到 8 億年。值得注意的是，這些天體保持著古老星光最早的記錄，」賓夕法尼亞州立大學博士後學者、論文第一作者王冰潔說道。「在一個非常年輕的宇宙中發現古老的恆星完全出乎意料。宇宙學和星系形成的標準模型非常成功，然而，這些發光物體並不太符合這些理論。」
研究人員於 2022 年 7 月首次發現這些巨型物體，當時韋伯望遠鏡發布了初始數據集。幾個月後，該團隊在《自然》雜誌上發表了一篇論文，宣布了這些物體的存在。
研究人員隨後利用新數據更清晰地描繪了這些星系的外觀和內部情況。研究小組不僅證實了這些物體確實是起源於宇宙初期的星系，還發現了驚人巨大的超大質量黑洞和驚人古老的恆星群的證據。
「這非常令人困惑，」賓夕法尼亞州立大學天文學和天體物理學助理教授、兩篇論文的合著者喬爾·萊賈 (Joel Leja) 說。「你可以讓這個現象與我們目前的宇宙模型相吻合，但前提是我們能想像出早期宇宙必須有一些奇特的、瘋狂的快速形成過程。毫無疑問，這是我職業生涯中見過的最奇特、最有趣的物體。」
韋伯望遠鏡配備了紅外傳感儀器，能夠探測到最古老的恆星和星系發出的光。萊賈說，本質上，這架望遠鏡可以讓科學家回望大約 135 億年前，也就是我們所知的宇宙起源時期。
分析古老光線的一個挑戰是，很難區分可能發出光線的物體類型。就這些早期物體而言，它們具有超大質量黑洞和古老恆星的明顯特徵。然而，王解釋說，目前尚不清楚觀測到的光線中有多少來自這兩種物質——這意味著這些可能是早期星系，它們出乎意料地古老，質量甚至比我們自己的銀河系還要大，形成時間比模型預測的要早得多，或者它們可能是質量更正常的星系，但有「超大質量」黑洞，大約是當今此類星系質量的 100 到 1,000 倍。
「區分落入黑洞的物質發出的光和這些微小遙遠物體中恆星發出的光是一項挑戰，」王說。「目前的數據無法區分兩者的區別，這為解釋這些有趣的物體留下了充足的空間。說實話，還有這麼多謎團有待解開，真是令人興奮。」
除了無法解釋的質量和年齡之外，如果部分光線確實來自超大質量黑洞，那麼它們也不是普通的超大質量黑洞。它們產生的紫外線光子比預期的多得多，用其他儀器研究的類似物體缺乏超大質量黑洞的特徵，例如熱塵埃和明亮的 X 射線發射。但研究人員表示，也許最令人驚訝的是它們看起來有多大。
「通常情況下，超大質量黑洞與星系是成對出現的，」萊賈說。「它們一起成長，一起經歷所有重大的人生經歷。但在這裡，我們在一個應該是嬰兒的星系內部發現了一個完全形成的成年黑洞。這真的說不通，因為這些東西應該一起成長，至少我們是這麼認為的。」
研究人員還對這些星系的極小尺寸感到困惑，它們只有幾百光年寬，大約比我們的銀河系小 1,000 倍。這些星系中的恆星數量與我們的銀河系大致相同——大約有 100 億到 1 萬億顆恆星——但其體積卻比銀河系小 100萬倍。
萊賈解釋說，如果把銀河系壓縮到他們發現的星系的大小，距離我們最近的恆星幾乎就在我們太陽系裡。銀河系中心的超大質量黑洞距離地球只有 26 光年，在天空中可以看見它巨大的光柱。
「這些早期星系的恆星密度如此之高——這些恆星的形成方式一定是我們從未見過的，形成條件也是我們從未預料到的，形成的時間也是我們從未預料到的，」萊賈說。「無論出於什麼原因，宇宙在短短几十億年後就停止了這樣的物體的形成。它們是早期宇宙所獨有的。」
「我們還有另一種方法可以取得突破，這就是正確的想法，」萊賈說。「我們擁有所有這些拼圖碎片，只有我們忽略其中一些碎片正在破碎的事實，它們才能拼合在一起。這個問題可以通過一個天才之舉來解決，而迄今為止，我們、我們所有的合作者和整個科學界都未能解決。」
資料來源：
https://www.psu.edu/news/research/story/tiny-bright-objects-discovered-dawn-universe-baffle-scientists/