是“低轉(zhuǎn)速暗物質(zhì)暈”的產(chǎn)物。

星系密布的韋布太空望遠(yuǎn)鏡深空影像。其中有一些神秘的“小紅點(diǎn)”，被認(rèn)為是韋布最震驚的發(fā)現(xiàn)。

NASA / ESA / CSA / STScI

很多天文學(xué)家認(rèn)為，宇宙中的神秘“小紅點(diǎn)”，是詹姆斯?韋布太空望遠(yuǎn)鏡迄今為止最震驚的發(fā)現(xiàn)。這些昏暗而緊湊的遙遠(yuǎn)天體，向人們對早期宇宙星系黑洞形成演化的認(rèn)識發(fā)起了挑戰(zhàn)。

“小紅點(diǎn)”是一些古怪的星系。它們存在于宇宙誕生后大約僅10億年的時空中，形成時間則更早。它們體型只有典型星系的十分之一，但是異常明亮。

天文學(xué)家認(rèn)為，它們之所以是紅色的，是因?yàn)樗鼈儽粔m埃遮蔽著，或者內(nèi)部充滿了年老的恒星。但對于它們發(fā)出的光主要來自何處則說法不一。有人認(rèn)為是恒星發(fā)出的，也有人認(rèn)為其中心存在活躍的超大質(zhì)量黑洞。

但這兩種解釋都有問題。因?yàn)樗鼈儗?shí)在太小，很難容納超大質(zhì)量黑洞；也無法容納足夠多的恒星——否則其中心的恒星密度會高得嚇人。

為了解開這一根本性的謎團(tuán)，天文學(xué)家們絞盡了腦汁。近日哈佛-史密森天體物理學(xué)中心的兩位科學(xué)家Fabio Pacucci 和Abraham (Avi) Loeb（就是他）在《天體物理學(xué)期刊通訊》上刊文，從天體形成環(huán)境的角度，提出了另一種可能——這些“小紅點(diǎn)”，可能是“低轉(zhuǎn)速暗物質(zhì)暈”的產(chǎn)物。是一種極其罕見的宇宙結(jié)構(gòu)。

根據(jù)當(dāng)前流行的理論，星系在其形成的過程中，會被一個由暗物質(zhì)組成的暈包裹。暗物質(zhì)暈是看不見的，但是它的引力能夠約束內(nèi)部物質(zhì)，使之演化成為恒星和星系。

暗物質(zhì)暈會和內(nèi)部物質(zhì)一起自轉(zhuǎn)。暈的自轉(zhuǎn)速度越快，其范圍就會擴(kuò)展得越大，演化出來的星系也越大；反之其中的星系就越小。

宇宙中有1%的暗物質(zhì)暈屬于“低轉(zhuǎn)速暗物質(zhì)暈”，這些暈內(nèi)部最終會演化出一些極端緊湊的星系。它們體型小，密度高，是“小紅點(diǎn)”星系的有力競爭者。

“小紅點(diǎn)”之所以少，是因?yàn)椤暗娃D(zhuǎn)速暗物質(zhì)暈”本身就極少，但它們又比類星體——亦即中心存在活躍超大質(zhì)量黑洞的星系要常見得多。

這一假說同時也能解釋為何韋布只在宇宙誕生10億年后的時空中發(fā)現(xiàn)“小紅點(diǎn)”星系——隨著宇宙的演化，暗物質(zhì)暈會變得越來越大，同時也會獲得更多角動量，所以這些緊湊星系此后便不再出現(xiàn)。

這一假說并未嘗試解開“小紅點(diǎn)”能量來源之謎，只是闡述了其確實(shí)產(chǎn)生于恒星或黑洞有條件快速成長的環(huán)境?！暗娃D(zhuǎn)速暗物質(zhì)暈”有利于物質(zhì)在其中心匯集，因此也有利于黑洞和恒星快速形成。

研究人員稱，部分“小紅點(diǎn)”的譜線像活躍黑洞一樣很寬泛，但唯獨(dú)缺少活躍黑洞應(yīng)當(dāng)具有的重要特征——X射線。接下去將在與“小紅點(diǎn)”相鄰的宇宙時空中尋找那些與“小紅點(diǎn)”在某些方面相似但又有區(qū)別的星系，以探究這些“小紅點(diǎn)”經(jīng)過進(jìn)一步演化后可能會呈現(xiàn)出怎樣的形態(tài)。

參考 Cosmic Outliers: Low-spin Halos Explain the Abundance, Compactness, and Redshift Evolution of the Little Red Dots https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ade871