韦布望远镜可能已发现首批恒星

James Webb 的最深光谱重新开启了“第一缕光”的问题

团队实际发现了什么

这项研究聚焦于从 JWST 深空调查中提取的四个极高红移目标。其中一个编号为 JADES‑GS‑z14‑0 的天体尤为引人注目——其光谱在对应于静止波长 1640 Å 的单电离氦 (He II) 处显示出初步的下降。该吸收特征在论文中被强调为超大质量暗星的潜在“铁证”特征，因为理论模型预测此类天体弥散且相对低温的大气中存在强烈的 He II 吸收。作者强调，这一探测信号较弱（信噪比约为 2 左右），必须谨慎对待。

但附近存在氧元素

使情况变得复杂的是，阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列 (ALMA) 的后续观测在同一天空位置可靠地探测到了 [O III] 88 μm 谱线，并测量出了 z ≈ 14.18 的精确光谱红移。ALMA 的测量结果暗示了不可忽视的金属富集——氧的存在水平反驳了纯粹无金属的原始环境。这将排除一颗孤独、纯净的暗星，除非如论文作者所讨论的那样，这颗暗星嵌入了金属富集的系统中，或与之发生了混合。ALMA 的探测还提供了一个独立的、高精度的红移，有助于确定 JWST 光谱的解释。

什么是暗星，它们为什么重要？

暗星的概念在十多年前就被提出了：在早期宇宙中，形成第一批发光天体的塌缩气体云被嵌入在稠密的暗物质团块中。如果暗物质粒子发生自湮灭，释放的能量可能会加热气体，并产生一个巨大的、弥散的发光天体，而永远不会达到普通恒星那种紧凑的、以核聚变为主的状态。在许多模型中，这些天体可以成长为极高质量和极高亮度——在某些情境下，单颗超大质量暗星的亮度甚至可以超过一整个小星系。探测到这样一个天体不仅将改写关于第一批恒星形成的教科书，还将为研究暗物质的粒子属性提供一个难得的天体物理窗口。

暗星与普通第一代恒星的区别

为什么这一说法仍是初步的

保持谨慎有几个重要的原因。首先，JWST 光谱中报告的 He II 吸收特征很弱；在低信噪比下，仪器效应、背景扣除或重叠的星云特征都可能产生虚假的信号下降。其次，许多候选目标也可以被建模为极其紧凑、剧烈的恒星形成区域，或者是吸积黑洞，特别是在存在星云发射的情况下。第三，ALMA 对氧的探测暗示了其金属含量难以与完全纯净的暗星相调和——尽管作者概述了暗星可能与附近的金属富集气体共存的情境（例如在合并之后）。最后，该领域已经见证了数次来自 JWST 数据的戏剧性早期声明，这些声明都需要更深入的后续行动来定论，因此科学界对确认结果的要求刻意保持严苛。

什么才算作确认？

可靠的确认需要能够复现相同特征的更高信噪比光谱，能够区分点状单个天体与紧凑星系的空间分辨成像，以及多波段测量（ALMA、中红外，甚至是未来的 30 米级地面望远镜）来测绘气体、恒星和可能的尘埃。在暗星情境下，清晰、可重复的 He II 1640 吸收，伴随着预测的连续谱形状且缺乏典型的星云发射，将具有说服力。相反，如果探测到更强的多种金属谱线或解析出恒星族群，则将支持早期星系的解释。

如果属实，更广泛的影响

如果暗星种群得到确认，其影响将是深远的。它们为早期时代产生大质量黑洞种子提供了一条自然路径，有助于解释已经在红移 6 以上观测到的十亿倍太阳质量的类星体。它们还将通过约束暗物质粒子的湮灭特性，将宇宙学与粒子物理学联系起来。最后，在宇宙黎明发现一类以前未知的发光天体将重塑早期星系形成和再电离的模型。但所有这一切都取决于通过观测证明这一高门槛。

后续步骤与科学氛围

目前，Webb 为天文学家提供了关于最初发光天体的迄今为止最好、最直接的线索。这些线索是指向由小型、核聚变驱动的恒星组成的传统黎明，还是指向一个由暗物质驱动的巨型天体构成的奇异时代，仍有待观察——但对宇宙第一缕光的搜寻已进入一个决定性的、极其迷人的阶段。