韦伯望远镜在早期宇宙中的一个奇怪发现。

韦伯望远镜在遥远宇宙中发现3个神秘天体。Bingjie Wang / Penn State / JWST

韦伯太空望远镜在早期宇宙中的一个奇怪发现，可能会颠覆人们对星系及星系中心超大质量黑洞起源演化机制的传统认识。

一个国际科研小组最近使用韦伯望远镜上的近红外光谱仪，在距离宇宙诞生仅6至8亿年的时空中，发现了3个神秘天体。光谱分析结果显示，从这3个天体出发抵达地球的光子中，有的来自古老的恒星，有的来自超大质量黑洞——然而根据现有的理论，这样的天体不可能存在。

这3个天体最早出现在2022年韦伯公布的首批数据中。研究人员在选定它们作为研究对象后，进一步对它们与地球之间的距离，以及它们发出强光的原因进行了勘测。

新获得的数据让研究人员对这些天体的外观以及内部构成有了更清晰的认识。研究人员确认，它们是3个靠近时间起点的星系。但让人感到不可思议的，首先是它们内部的恒星都在数亿岁以上，但在那个时空中，宇宙形成尚只有6至8亿年。这些恒星是如何在这段有限的时间内迅速衰老的是个谜。其次它们的内部黑洞也相当庞大。这两点用现有星系和星系中心黑洞理论都无法解释。

要将来自遥远宇宙混杂在一起不同源头的光区分开来极具挑战性，尤其对于这样一个看上去只是一个光点的星系而言更是如此。光谱分析结果显示它同时具有超大质量黑洞和衰老恒星的特征。

但目前还无法知道，这其中究竟有多少光子来自黑洞，多少光子来自恒星。因此这3个神秘的天体，如果不是在遥远的过去——遥远到超出所有科学家的预测——形成的大型星系，那么它们的质量可能也并不算太大，但中心黑洞的质量却特别大——这些黑洞的质量可能是今天同等质量星系中心黑洞的100至1000倍。

除了难以解释的质量和年龄，这些天体中心的黑洞也非同寻常。它们拥有一些一般黑洞不具备的特点，比如它们产生的紫外线要远远高于理论值。

理论上，超大质量黑洞与它们的宿主星系是互相匹配的——它们会共同成长——而要达到这些黑洞的规模，这一过程可能需要几十亿年。而这3个神秘星系的形成时间并不长，理论上仍属幼年。但不仅内部恒星显得相当衰老，还已经有了一个非常成熟的超大质量黑洞，这根本就说不通。

除了早老的恒星和过于庞大的黑洞，研究人员还对这几个星系过于迷你的身形感到不解。它们的直径只有几百光年，只有银河系的千分之一。但它们拥有的恒星数量却是和银河系一个级别（大约100亿至10000亿之间）的。

这导致它们内部空间极为拥挤。如果我们把银河系压缩到它们那么小，那么距离太阳最近的恒星可能会进入太阳系内部，银河系中心黑洞和我们的距离也将从26000光年压缩到仅26光年，在地球上恐怕用肉眼就能看见了。

研究人员推测，这3个神秘星系内的恒星，可能是在一个我们不了解的时期和环境中，以一种我们不了解的方式形成的。

参考RUBIES: Evolved Stellar Populations with Extended Formation Histories at z ∼ 7–8 in Candidate Massive Galaxies Identified with JWST/NIRSpechttps://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ad55f7