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宇宙黎明时分出现的一颗假恒星

在宇宙诞生了六亿五千万年后的一天里,有一颗“恒星”开始发光了。 它是怎样发光的呢?一颗恒星大小、太阳系尺度的东西,发出的
在宇宙诞生了六亿五千万年后的一天里,有一颗“恒星”开始发光了。
它是怎样发光的呢?一颗恒星大小、太阳系尺度的东西,发出的光度是已经知道的恒星光度上限的一千亿倍。一千亿倍是什么意思呢?就是把整个银河系上上千亿颗恒星都塞到一个点里面去,还是不够。接近于星系中心那个吞噬一切的黑洞的功率。
但是它却很像一颗恒星。它的光谱中含有氢、氦以及人类所见过的最强的巴耳末跃迁——这是恒星大气特有的特征。没有重元素,非常干净,就像宇宙刚诞生时那样。用所有的已知天体模型来拟合它:普通的恒星?不可能,恒星不会那么亮。活动星系核?不可能,星系核不会出现如此纯净的恒星光谱。类星体是什么?当然不可以。
它是被恒星包裹着的一颗黑洞。麻省理工学院的研究小组给它起了一个名字叫MoM-BH*-1,在《自然》杂志上发表的时候就直接翻译成了“一号黑洞恒星”。詹姆斯·韦伯望远镜在深空中发现它的时候,它的红移值是7.77,此时宇宙年龄只有6.5亿年。它是人类所见最早的致密天体之一。
MoM‑BH*-1完整结构(MIT官方概念图)
“恒星”内部有一个质量为太阳百万倍的黑洞。黑洞疯狂地吞噬东西,它把周围原始的气体吸入体内,把引力势能转化为光和热。黑洞外有一层厚厚的、致密的、纯净的氢气组成的气壳,直径相当于整个太阳系。这层气体犹如一件袍子,把黑洞发出的高能辐射吸收、改造之后再释放出来,所呈现出来的就是恒星的样子。
其实它就是一只戴着恒星面具的饕餮兽。该发现解开了一个困扰天文学家长达二十年之久的问题,即在宇宙只有几十亿年的时候,就已经存在了质量巨大的超大质量黑洞。按照正常的途径,黑洞要先由大质量的恒星死亡之后产生,再慢慢合并、慢慢吞噬,但是时间根本就不够。
黑洞恒星给出的答案是,在宇宙早期那种极度贫金属的环境下,原始气体云由于缺乏重元素而不能冷却,所以不会分裂成无数个小恒星,而是整体坍缩,形成了一个十万倍于太阳质量的黑洞,并且外面还有一层厚厚的氢壳。它不需要从小慢慢长大,它一出生就是个巨婴。依靠氢壳不断提供燃料,它就可以迅速成长,直接成为星系中心的巨兽。换言之,它是超大质量黑洞的“高质量种子”,是在宇宙早期环境中产生的捷径。
韦伯望远镜已经获得了对MoM-BH*-1进行深部观测的许可。天文学家想知道它的质量是多少、吃东西的速度有多快,它旁边有没有被它吃掉的年轻星系。而我们现在所看到的,就是它十三亿年前的样子。这次宴会应该已经结束了吧。
但是我们至少知道了一件事情,在宇宙最早的黎明的时候,有些东西从来都不是它们看起来的样子。伪装成恒星的吞噬者、披着星光外壳的它们、藏在氢和氦赤红面纱之下的巨兽——它们不是科幻,而是真实存在的。
宇宙的故事,人类才刚刚开始。