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暗恒星可能解开早期宇宙的三个谜团

UHZ1,一个创纪录的星系,距离132亿光年,当时宇宙年龄仅为其现今的3%。鉴于其质量和BH生长时间极短,UHZ1藏有一

UHZ1,一个创纪录的星系,距离132亿光年,当时宇宙年龄仅为其现今的3%。鉴于其质量和BH生长时间极短,UHZ1藏有一个超大质量黑洞,甚至连普通恒星都不可能播种,这令人费解。因此,UHZ1被认为是超大质量恒星的证据,这些恒星在坍缩后会产生为类星体中心供能的超大质量黑洞。在这项研究中,作者展示了UHZ1可能孕育由暗恒星坍缩而播种的超大质量黑洞。作者指出的机制不仅限于UHZ1——它为解释大质量黑洞星系提供了一条途径,UHZ1就是其中的一个显著例子。图片来源:X-ray:NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán;红外线:NASA/ESA/CSA/STScI;图像处理:NASA/CXC/SAO/L. Frattare 和 K. Arcand

暗星理论或能统一解读朱利叶斯·韦伯太空望远镜(JWST)揭示的三大宇宙谜团

一、研究概述

2026 年 1 月 由哥伦比亚大学物理与天文学助理教授Cosmin Ilie博士领导的跨校团队(包括宾夕法尼亚大学2023届Jillian Paulin、空间望远镜科学研究所Andreea Petric以及德州奥斯汀大学Katherine Freese教授),在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了一项新研究,提出一个统一假设:暗星(dark stars) 可能是解释“蓝怪”星系、极早期超大质量黑洞以及“微红点”三大宇宙早期谜团的关键。

二、宇宙初期星系与黑洞的“惊喜”

蓝怪星系

JWST观测到的最遥远天体显示,存在大量体积极小、光度异常高且几乎无尘埃的星系,被称为“蓝怪”(blue monsters)。

传统星系形成模型未预见如此早期出现的蓝怪星系,迫使天文学家重新评估星系/星的快速形成机制。

过大黑洞

观测到的部分早期星系内,超大质量黑洞(SMBH)的质量远超同龄星系的理论预期,形成速度难以解释。

微红点(little red dots, LRDs)

这些无尘、无X‑ray辐射的紧凑天体,亦是JWST新发现的分类,亦未被现有模型预料。

三、暗星理论的统一解释

暗星:在暗物质主导的小微结构(microhalos)中心形成的早期恒星,既可由核聚变驱动,也可因暗物质粒子湮灭释放能量。

随着时间推移,暗星可快速累积质量,最终自然演化为后世超大质量黑洞的种子。

Ilie博士指出:“JWST所揭示的宇宙黎明时期的三大谜团——蓝怪星系、极早期的过大黑洞以及微红点——实际上正是暗星理论的自然预言。”

四、研究细节与方法

该研究基于2023年与2025年两项独立PNAS论文所确定的暗星候选者(光度与光谱)。

通过对JWST观测到的星系(如JADES‑GS‑13‑0、JADES‑GS‑14‑0)中独特的氦吸收线进行高分辨率光谱分析,论文报告“在JADES‑GS‑13‑0光谱中发现明显的氦吸收特征”,这与暗星模型预期的一致。

五、跨学科合作与资金支持

研究团队成员包括:哥伦比亚大学物理与天文学助理教授Cosmin Ilie、宾夕法尼亚大学2023届研究生Jillian Paulin、空间望远镜科学研究所Andreea Petric以及德州奥斯汀大学Katherine Freese。

研究得到国际多方资助,涉及多个科研机构与基金。

六、暗星的更广意义

若暗星理论最终被观测确认,它将为直接探测暗物质粒子特性提供宇宙尺度的实验平台,补充地球实验室中直接探测与粒子生成等研究。暗星的存在将成为连接宇宙观测与基础物理的重要桥梁。

勇编撰自论文"Supermassive Dark Stars and Their Remnants as a Possible Solution to Three Recent Cosmic Dawn Puzzles".Universe.2026相关信息,文中配图若未特别标注出处,均来源于自绘或公开图库。