文章專區

2025-11-15宇宙中的「超大質量暗星」?天文學家可能發現首顆「暗星」 527 期

Author 作者 編譯|羅億庭

近期,美國天文學家首次在詹姆斯・韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope, JWST)的光譜資料中,找到「超大質量暗星」(supermassive dark stars)的可能候選星體,其中最早的暗星約在宇宙誕生後的最初數億年間誕生。

來自美國柯蓋德大學(Colgate University)、賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)及德州大學奧斯汀分校(University of Texas at Austin)的合作團隊完成的一項最新研究,發現了四個極為遙遠的天體,且它們的外觀與光譜特徵與理論預測的超大質量暗星相符。此外,根據JWST的最新觀測結果,部分的早期恆星還可能與天文學家熟悉的、以核融合為能量來源的恆星截然不同。

超大質量暗星是一種極其明亮、龐大但稀疏的氣體雲,主要由氫與氦組成,它內部擁有極少量能夠自我湮滅的「暗物質」,可以支撐恆星免於塌縮。而這類暗星及它最終形成的黑洞殘骸,可能有助解釋兩個近年天文學上的謎題——其一是由JWST所觀測到的、距離極為遙遠且亮度異常高的緻密星系;其二是宇宙早期就出現的超大質量黑洞,究竟從何而來。

其實關於暗星的相關論文,最早已在2008年的《物理評論快報》(Physical Review Letters)中被首次發表。該研究指出,暗星可能在早期宇宙中不斷成長,最終塌縮成超大質量黑洞。到了2010年,另一群學者在《天文物理期刊》(Astrophysical Journal)進一步提出兩種可能使暗星增長至龐大規模的機制,並預測它們或許正是最早類星體中黑洞的種子。

2023年,該研究團隊就已於《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences ofthe United States of America, PNAS)發表論文,並利用JWST近紅外相機(NIRCam)的資料首次辨識出三個超大質量暗星的候選天體:JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z12-0 與 JADES-GS-z11-0。隨著JWST的近紅外光譜儀(NIRSpec)光譜資料的釋出,團隊分析了四個迄今觀測到最遙遠的天體——JADES-GS-z14-0、JADES-GS-z14-1、JADES-GS-z13-0、JADES-GS-z11-0,發現它們的光譜與結構均與「超大質量暗星」模型一致。

其中,JADES-GS-z14-1的影像與點狀光源(如同極遠的單一恆星)相符;其餘三個則呈現極度緻密的結構,可被解釋為由暗星所驅動的星雲(也就是被電離的氫與氦氣體)模型。此外,暗星的一個關鍵特徵是波長1640Å的吸收線,而研究團隊也在其中一個天體的光譜中發現了這一訊號。若能確認超大質量暗星的存在,將開啟以天體觀測方式研究暗物質的新契機,並建立「由暗物質驅動恆星」的嶄新天文學領域。

新聞來源
Colgate University. (14 October 2025). JWST may have found the Universe’s first stars powered by dark matter. ScienceDaily, https://www.sciencedaily.com/releases/2025/10/251014014430.htm.