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顛覆天文學認知?韋伯最新發現一顆1000億倍太陽質量的恒星?
2023/03/04

剛看到某篇文章,韋伯望遠鏡最新發現可能顛覆99%的宇宙模型,里面提到,「根據科學家的說法,在其中一個星系中某一個恒星總重量可能是太陽的1000億倍。」

這也太聳人聽聞了吧?稍有天文知識的朋友可能都知道,恒星質量怎麼可能是太陽的1000億倍,1000倍都早坍縮成黑洞了,這究竟是怎麼回事呢?

我找到了《自然》雜志的原文,果然發現了問題。

去年7月,韋伯望遠鏡拍到了第一批高分辨率圖像,科學家們在紅外波段驚訝地發現,在宇宙大爆炸后5億到7億年間,竟然出現了6個巨大的星系,這完全顛覆了現有星系起源的理論。

星系究竟是如何起源的呢?雖然眾說紛紜,沒有定論,但一般認為,宇宙大爆炸后10^-36秒到10^-32秒之間,發生了尺度超過10^26倍的暴脹,導致微觀時期的量子漲落被放大,成為宇宙結構成長的種子。

這意思大概就是,宇宙大爆炸后早期宇宙以輻射為主,分布應該是均勻的,本來應該就這樣膨脹下去,不會形成什麼星系恒星。但是暴脹將量子漲落放大后,導致了密度過高和過低的輕微波動,從而讓物質可以在引力作用下,聚集起來形成星系。

如果這樣的話,那麼宇宙早期的星系就應該是很小的,經由不斷碰撞,相互吞噬才慢慢變大,這也是現在較為普遍的認識。

然而韋伯望遠鏡的發現,卻讓科學家們大吃一驚,因為這些星系實在太大了,都在100億倍太陽質量以上,其中一個更高達1000億倍太陽質量,和我們的銀河系一樣多,但密度是銀河系的30倍。

所以那個新聞里科學家們發現一顆1000億倍太陽質量的恒星,你就知道是怎麼回事了,大概是記者天文知識匱乏,或者是翻譯的時候翻譯錯了。原文是星系中所有恒星的質量超過了1000億倍太陽質量,而不是一顆恒星的質量超過1000億倍太陽質量。

這樣的恒星是永遠不可能存在的,因為恒星耗盡燃料后,殘骸質量超過太陽的3到4倍,就無可避免地會坍縮為黑洞。

而在宇宙早期階段,可能會形成超過1000倍太陽質量的黑洞,從而成為現在星系中心超大質量黑洞的種子。一個觀點是通過某種我們還不知道的機制形成的,另一個觀點就是,由于那時宇宙尺度很小,可能有密度很大、質量很大的分子云直接坍縮成了黑洞,沒有經歷恒星燃燒的過程。

所以韋伯望遠鏡的這個發現是極為重要的,有可能顛覆我們對宇宙早期階段的認知,才上天不到一年,就有如此驚人的發現,韋伯的100億美元,可能已物有所值了。

另外在最近的宇宙研究中,可能還有一個顛覆認知的發現,那就是夏威夷大學馬諾阿分校研究人員2月2日和15日,分別在《天體物理學雜志》、《天體物理學雜志快報》上發表的兩篇論文表明,他們可能已經找到暗能量的來源了。

科學家們提出了一個宇宙學耦合的理論,認為黑洞的質量不僅受到它吞噬的恒星,以及它合并的任何其他黑洞的影響,還受到宇宙本身膨脹的影響。黑洞的中心不是奇點,黑洞內包含的是真空能量,宇宙中所有暗能量,都可以由黑洞產生的真空能量來解釋。

這意思就是說,宇宙脹黑洞也脹,膨脹會帶來能量,所以黑洞內部的暗能量也增長了,而愛因斯坦質能方程質量和能量是等價的,所以黑洞的質量也就增加了。

這個說法是不是和原來暗能量推動宇宙膨脹剛好相反了?一旦得到驗證,我們對黑洞的現有認知就可能被徹底改寫,沒有奇點的黑洞還是黑洞嗎?

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