美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)刚刚揭示了一个打破所有已知模式的天体。这就是MoM-BH*-1,一颗“黑洞恒星”,它结合了巨型恒星的外观与黑洞的能量威力。这一发现发表在著名的《自然》杂志上,由麻省理工学院(MIT)和夏威夷大学领导的国际团队完成。
什么是黑洞恒星?
要理解这一发现,需要回顾一下:黑洞是引力极其强大的空间区域,连光都无法逃脱;而恒星则是通过核聚变产生能量的巨大气体球。但MoM-BH*-1两者都不是:它是一个质量约为太阳10万倍的中心黑洞,被一层与太阳系大小相当的致密氢壳包裹。这层外壳赋予它恒星的外观,但其能量来自内部的黑洞。
宇宙早期的宇宙怪物
该天体位于鲸鱼座,形成于大爆炸后仅6.6亿年,当时宇宙还很年轻。光谱分析显示,它的大小与太阳系相当,释放的能量是任何已知恒星的1000亿倍。“它发出的能量通常与黑洞相关,但同时具有经典恒星的特征,”研究负责人、MIT研究员、现任职于夏威夷大学的罗汉·奈杜(Rohan Naidu)解释道。
巴尔默断裂:发现的关键
最令人惊讶的数据之一是所谓的“巴尔默断裂”,即光在特定波长以下突然下降。这种现象通常出现在致密、老化的恒星中,但在MoM-BH*-1中,信号比任何先前观测都深得多。此外,光中缺乏重金属,表明其组成几乎完全是氢和氦。“我们观察到的断裂是任何天体中最深的,排除了普通恒星作为来源的可能性,”奈杜说。
最初,团队认为可能是宇宙尘埃,这是早期宇宙中的常见现象。然而,光谱数据排除了这种可能性。“当我们在宇宙中看到非常红的东西时,通常假设它被尘埃包围,像烟灰或灰烬,”研究合著者、MIT卡夫利研究所所长罗伯特·西姆科(Robert Simcoe)解释说。但光学信号显示出与尘埃无关的纯度和强度,而是与更强大的机制有关。
一种新型天体物理对象
在模拟了各种物理特征组合后,只有一种模型能够重现观测结果:一个质量比太阳大十万倍的黑洞,被一层与太阳系大小相当的致密氢壳包裹。这个场景解释了极端的亮度和独特的光谱特征。结论是,MoM-BH*-1构成了一种新型天体物理对象:黑洞恒星。
理解超大质量黑洞缺失的拼图?
专家认为,这一发现可能有助于揭示几乎所有星系中心(包括银河系)存在的超大质量黑洞的起源。“几十年来,我们一直预期早期宇宙中必定发生了一些壮观的事情。黑洞恒星可能就是那个壮观的事情。它们可能是几乎所有超大质量黑洞旅程的开始阶段和保护阶段,”奈杜提出。
这一发现还为詹姆斯·韦伯望远镜在早期宇宙图像中检测到的神秘“小红点”提供了线索。“这些小红点似乎遍布早期宇宙,但在现在基本上消失了,”奈杜指出。目前的假设认为,其中许多可能是黑洞恒星,尽管亮度不如MoM-BH*-1。
改写宇宙历史的发现
MoM-BH*-1的特别之处在于,其黑洞几乎完全遮蔽了其宿主星系的光,使我们能够看到纯粹的黑洞恒星光。“它的特别之处在于,黑洞恒星几乎完全遮蔽了周围的宿主星系,所以我们看到的是纯粹的黑洞恒星光,”奈杜说。
这项研究有MIT学生温迪·孙(Wendy Sun)以及多个国际机构的合作者参与,获得了NASA、MIT物理系和太空望远镜科学研究所的资助。这一发现得益于詹姆斯·韦伯望远镜捕捉大爆炸后仅6.6亿年宇宙图像的能力。
发表在《自然》上的文章于2026年8月12日和13日进行了更正,以明确发现是在识别早期宇宙图像中的红点后做出的,而不是太阳系,并更新了罗汉·奈杜的职业轨迹信息。
关于MoM-BH*-1的研究仍在继续。国际团队计划分析詹姆斯·韦伯望远镜检测到的其他红点,以确定它们是否也是黑洞恒星,或者代表其他未知过程。这一发现不仅扩展了宇宙天体的目录,还使人类更接近理解星系起源的过程,最终理解生命本身。