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JWST 发现九个打破分类的天体。天文学家也找到了他们的“鸭嘴兽”吗?

詹姆斯·韦伯太空望远鏡 (JWST) 发现了九个位于遥远宇宙中的神秘天体。这些天体是点状光源,具有窄发射线,但既不像已知的恒星、类星体或活动星系核 (AGN),也看不到它们所在的星系。这一发现提出了两种主要可能性:它们可能是一种全新的、没有宿主星系的低亮度 AGN,或者是一种处于早期形成阶段的、极其紧凑的年轻星系。目前的数据还无法确定它们的真实身份,这使得它们成为天文学中一个类似于“鸭嘴兽”的谜题,其最终答案有待未来的深入观测。

天文学中的“鸭嘴兽”

在生物学上,鸭嘴兽曾让科学家困惑不已。它是一种哺乳动物却会下蛋,有鸭子一样的嘴和海狸一样的尾巴。起初,许多人认为这是一个骗局。如今,天文学家在使用詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据时,也遇到了类似的情况。他们发现了一批无法归入任何已知类别的天体。

这些天体具备以下几个 独特且矛盾的特征

  • 它们是 点状 或接近点状的光源。
  • 它们位于宇宙深处,具有很高的 宇宙学红移
  • 它们的光谱显示出 窄发射线,而非宽发射线。
  • 它们不完全符合任何已知天体(如恒星、星系、类星体)的特征。

排除已知的可能性

为了确定这些天体的身份,天文学家首先排除了几种常见的天体类型。

为什么它们不是恒星?

恒星通常是点状光源,但我们能看到的单个恒星都位于银河系或邻近星系中。这九个天体都处于 极高的红移 (z = 3.6 到 z = 5.4),意味着它们的光来自宇宙仅有 12 到 18 亿年历史的时期。在如此遥远的距离上,即使是 JWST 也无法分辨出单个恒星。

为什么它们不是类星体 (Quasar)?

类星体是极其明亮的活动星系核,通常也表现为点状光源。然而,它们的能量来自于超大质量黑洞附近高速旋转的物质,这导致其光谱中出现 “宽发射线”

这些新发现天体的光谱线非常窄,这与典型的类星体特征完全不符。此外,它们的亮度也远低于已知的最暗的类星体。

它们是活动星系核 (AGN) 吗?

这是一个更接近的猜测。存在一种被称为 “2 型 AGN” 的天体,它们确实具有窄发射线,也存在于遥远的宇宙中。然而,这里又出现了一个矛盾:

  • 所有已知的 2 型 AGN 都不是完美的点状光源,而是 延展的
  • 更重要的是,几乎所有 AGN 都存在于一个可被观测到的 宿主星系 中。

但这九个天体似乎是 “无家可归”的 (hostless),并且是点状的。如果它们是 AGN,那它们将代表一个全新的类别:低亮度、无宿主星系的 AGN。

一种全新的星系?

排除了点状天体的几种可能性后,研究人员重新考虑它们是否可能是星系。虽然星系通常是延展的,但如果它们是一种特殊类型的星系呢?

一个关键线索是,这些天体并非完美的“点光源”,而是 “类点状光源” (point-like)。它们的光线分布比理论上的点光源要稍微分散一些。这表明它们可能具有极小的尺寸,但并非一个奇点。

如果它们是星系,它们将具有以下特征:

  • 非常年轻:恒星种群可能在被观测到前的 1-2 亿年才开始形成。
  • 低质量:恒星总质量约为 3 亿个太阳质量,与小麦哲伦星云相当。
  • 重元素含量较低:氧丰度仅为银河系的 16-50%。

这可能是一种我们从未见过的星系类型:从一个极其紧凑的核心开始形成的早期星系。这将是验证星系“单体坍缩”形成理论的第一个实例。

结论:一个待解的谜题

目前,这些“宇宙鸭嘴兽”的真实身份仍然不明。它们可能是一种新型的 AGN,一种刚开始成长的紧凑星系,或者完全是其他未知事物。

科学上的新发现,其声音往往不是“我找到了!”,而是“这真奇怪。”

就像鸭嘴兽最初被认为是一个由不同动物拼凑而成的“怪物”,直到后续研究揭示了它在进化树上的独特位置(作为单孔类动物的幸存者)。同样,天文学家也需要更深入的成像和更高分辨率的光谱分析来揭开这些神秘天体的面纱。我们已经知道它们是真实存在的,但它们的起源故事仍是一个谜。