暗星探秘：或解高红移宇宙三大难题的秘密

最近的一项研究为三个看似不相关但紧迫的宇宙初期难题提供了答案。具体来说，作者展示了暗星是如何帮助解释意外发现的“蓝色怪物”星系、许多早期过大质量黑洞星系以及詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）图像里出现的“小红点”。

这项研究已在期刊 Universe 上 发表。这项研究由科尔盖特大学物理与天文学助理教授科斯敏·伊利领导，合作伙伴有宾夕法尼亚大学的吉莉安·保林、空间望远镜科学研究所的安德里亚·佩特里克，以及德克萨斯大学奥斯汀分校的凯瑟琳·弗里斯。

宇宙中的第一颗星星是在富含暗物质的环境中形成的，位于暗物质微晕的中心。在大爆炸后大约几亿年，氢和氦的分子云冷却到足够的程度后，开始了引力坍缩的过程，最终导致第一颗星星的形成。

这一现象标志着宇宙黎明时期的开始，这是一个适合由暗物质湮灭驱动的恒星形成的时期，这些恒星也被称为 暗星。

这些天体可以发展成超大质量，同时也是 超大质量黑洞的自然种子。

詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）观察到了迄今为止最遥远的天体，这些发现对标准的第一代恒星和星系形成模型构成了重大挑战。具体来说，目前大部分最遥远的星系被归类为“蓝色怪物”，即极其明亮、超紧凑，几乎没有尘埃。这些星系的存在是非常意外的，因为在JWST之前的模拟和理论模型都没有预测到它们的存在。

此外，JWST的数据进一步加剧了超出预期的超大质量黑洞（SMBH）形成的种子问题，这些黑洞为迄今观察到的最遥远的类星体提供能量。最后，JWST观察到了一类全新的天体，包括“小红点”（LRDs），这些天体非常紧凑，几乎没有尘埃，是宇宙黎明时期的源泉，意外地几乎不发出任何X射线辐射。

这三个难题的结合显示，JWST之前普遍接受的关于第一批星系和超大质量黑洞形成的模型需要进行重大修正。

“JWST宇宙黎明数据揭示的一些最重要的谜团，实际上与暗星理论有关，”Ilie说。

虽然暗星尚未在实验中得到确认，但这篇最近的研究为现有证据增添了重要的一部分：光度和光谱候选对象，这些候选对象分别在2023年和2025年发表的两项独立的PNAS研究中被发现。

除了深入讨论暗星可能提供解决蓝色怪物、小红点和超大质量黑洞星系所提出的谜团的机制外，这项研究还展示了最新的光谱分析，发现了JADES-GS-13-0光谱中由于氦而产生的暗星吸收特征的证据，此外，还发现了之前在JADES-GS-14-0中观察到的特征。

暗星可能是最令人兴奋的天体物理对象之一，因为研究它们将有助于确定暗物质粒子的物理性质，从而补充在地球实验室中通过直接探测或粒子产生进行的广泛暗物质探测工作。