天文学家可能已经揭开了詹姆斯韦伯太空望远镜所见的神秘“小红点”背后的秘密。这些致密发光的星系在宇宙大爆炸后仅十亿年就出现了，其异常的亮度和密度令科学家们困惑不已。一项新理论认为，它们形成于超慢旋转的暗物质晕中——这是一种罕见的宇宙环境，将物质紧紧地挤压在一起。
哈佛大学和史密森尼天体物理中心的天文学家提出了一个新想法来解释年轻宇宙中最奇怪的发现之一：所谓的“小红点”。
在《天体物理学杂志快报》上发表的一项研究中，法比奥·帕库奇和亚伯拉罕（阿维）·勒布认为，这些不寻常的星系很可能形成于极其罕见的暗物质晕内，这些星系的旋转速度比大多数星系慢得多。
詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的深空图像中发现了这些致密、暗淡的物体，它们颠覆了关于早期宇宙中星系和黑洞如何形成的现有理论。
他们的研究“宇宙异常值：低自旋晕解释小红点的丰度、致密性和红移演化”对这些星系如此独特的原因提出了物理解释。
“小红点是非常致密的红色遥远星系，在詹姆斯·韦伯太空望远镜之前完全未被发现，”帕库奇说。“它们可以说是詹姆斯·韦伯太空望远镜迄今为止最令人惊讶的发现。我们的研究表明，它们可能自然形成于自旋极低的暗物质晕中。”
在这张詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的深空图像中，遥远的星系散布在夜空中。最遥远的星系看起来像是红色的小点，或者说是神秘的小红点。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Brant Robertson（加州大学圣克鲁兹分校）、Ben Johnson（CfA）、Sandro Tacchella（剑桥大学）、Marcia Rieke（亚利桑那大学）、Daniel Eisenstein（CfA）
据帕库奇称，这些星系大多是在宇宙仅有约10亿年历史时被观测到的，但它们很可能出现得更早，形成于被称为宇宙黎明的时期。尽管它们的大小仅为普通星系的十分之一，却异常明亮。它们深红色的颜色表明，它们可能被宇宙尘埃包裹，或充满了更古老的恒星。
天文学家长期以来一直在争论这些点发出的光是来自恒星还是来自其中心的超大质量黑洞。
“这是一个根本性的谜团，”帕库奇说。“如果它们包含黑洞，那么这些黑洞对于如此小的星系来说就非常巨大了。但如果它们只包含恒星，那么这些星系就过于致密，无法容纳所有恒星，中心恒星的密度将达到难以想象的程度。”
帕库奇和勒布没有关注这些发光点的能量来源，而是采取了不同的方法：他们首先研究了这些物体是如何形成的。
暗物质晕是星系在其周围形成的不可见的旋转支架。在论文中，作者指出，光点形成于自旋分布最低1%的晕中。换句话说，99%的晕的自旋速度都比这些晕快。这些低自旋晕自然会形成极其致密的星系。就像嘉年华上的秋千一样，晕旋转得越快，秋千就越向外伸展，导致在其中心形成的星系膨胀；同样，缓慢的自旋会使秋千的半径变小。
这一假设也解释了为什么发光点相对稀有：它们仅占典型星系丰度的 1%，但比类星体（一些星系中心闪耀的极其明亮的超大质量黑洞）更常见。
此外，该理论还有助于解释为什么在早期宇宙中，光点只在短短的10亿年内被观测到。随着宇宙的演化，暗物质晕会变得更大，角动量也会增加，这使得致密、低自旋星系的形成变得更加困难。
“暗物质晕的特征在于其旋转速度：有些旋转得非常慢，而有些则旋转得更快，”勒布说道。“我们证明了，如果假设这些小红点通常位于暗物质晕自旋分布的第一个百分位，那么就能解释它们所有的观测特性。”
虽然该论文没有确定小红点是由恒星还是黑洞提供动力，但它表明它们是恒星或黑洞快速生长的主要环境。
帕库奇说：“低自旋晕倾向于将质量集中在中心，这使得黑洞更容易吸积物质或恒星更容易快速形成。”
一些点的光谱显示出宽发射线，这可能是活跃黑洞的迹象，但它们缺乏通常伴随的X射线发射。帕库奇正在领导新的项目，以更好地理解这些特殊天体物理源的性质。例如，寻找类似的邻近星系将阐明它们在更远的太空中演化成什么样子。
“我们的工作朝着理解这些神秘物体迈出了一步，”他说。“它们或许能帮助我们理解早期宇宙中第一批黑洞是如何形成，以及如何与星系共同演化的。”
编译自/scitechdaily
