【天体物理】发现一种全新的天体——黑洞星？！

2022年，韦布空间望远镜（JWST）在极早期宇宙中发现了一些神秘的“ 小红点”。

这些明亮而致密、起源尚不明确的天体令人困惑，它们在宇宙“仅有”数亿年历史的时候似乎无处不在；但到了今天，它们又似乎全部消失不见了。

自发现以来，这些小红点究竟是什么，一直是争论最激烈的问题之一。

一直以来，“尘埃造成的光线红化”，都是解释小红点的多数理论所依赖的重要基础。

而在一项新发表于《自然》杂志的研究中，一个天文学家团队分析了一个由JWST捕捉到的异常明亮的小红点，认为这个小红点可能代表一种此前从未被观测过的、全新的天体物理源，并将其称为“黑洞星”（black hole star）。

在这些由JWST拍摄的图像中，这颗“黑洞星”表现为一个十分醒目的小红点。

而类似这样的“小红点”，在JWST的观测图像中其实极为常见。

（图/NASA, ESA, CSA, STScI, DAWN JWST Archive, PRIMER Survey (PI: James Dunlop); Visualization: Rohan Naidu (University of Hawai’i)）

一个异常的“小红点”

这项研究的最初目的并非寻找“黑洞星”。

当时，研究团队正在进行一项名为“Mirage or Miracle” （“海市蜃楼还是奇迹”，简称MoM）的巡天项目，希望利用JWST，寻找宇宙中距离最遥远、形成时间最早的星系。

一直以来都有这样一个谜题：为什么在宇宙极其早期的时候，就已经出现了这么多明亮的星系？他们发现，有些看起来像异常明亮的早期星系、也就是所谓的“奇迹”，实际上有时可能只是一个“海市蜃楼”。

在浏览JWST的图像、寻找值得进一步观测的有趣目标时，他们注意到一个与众不同的天体：一个非常红、同时又异常明亮的光点。

通常情况下，当天文学家在宇宙中看到一个非常红的天体时，会首先认为它的周围存在大量尘埃，就像烟灰或者灰烬一样。

然而，这个天体发出的光中还存在一些其他的、与物理学家预期的“尘埃导致变红”的情况不吻合的特征：这个光点在大多数波长上都异常明亮，但是一旦低于某个特定波长，光却会突然完全消失。

这种光谱上的骤降被称为“巴耳末断裂” （Balmer break）。

巴耳末断裂的一些特征，常见于 活动星系核的光谱之中；同时，在那些恒星形成活动突然减弱的星系中也能看到类似现象。

另外，夜空中最明亮的恒星之一——织女星（Vega）——也呈现出这种典型的光谱特征。

异常强烈的巴耳末断裂。

织女星（左）表现出明显的“巴耳末断裂”，黑洞星”（右）同样呈现巴耳末断裂等类似恒星的特征。

这些特征由包裹在黑洞周围的致密气体形成；从某种意义上说，这些气体与恒星的外层和恒星风具有相似作用。

（图/NASA, ESA, CSA, STScI, DAWN JWST Archive, HST CALSPEC (Ralph Bohlin, Karl D. Gordon, P.-E Tremblay), JWST Mirage or Miracle Survey (PIs: Pascal Oesch, Rohan Naidu); Visualization: Rohan Naidu (University of Hawai’i)）

如果要观察到非常明显的巴耳末断裂，一个理想的情景是：一群恒星形成于一个几乎没有尘埃的环境中。

而这次，天文学家在这个天体中观察到的断裂，是迄今观测到的最强烈的巴耳末断裂之一——其强度至少是无尘恒星群所产生巴耳末断裂的两倍。

这意味着普通恒星不可能是这种辐射的来源。

更特别的是，这个红点发出的光中，几乎检测不到任何“金属”元素 （即氢、氦以外的元素）的明显特征。

不是恒星，是什么？

为了弄清楚这个红点究竟可能是什么，研究团队模拟了多种不同情景，希望找出究竟什么样的天体物理条件组合，能够产生这个红点如此独特的颜色特征。

他们首先追问的是：如果完全没有尘埃，只靠氢，能不能让一个天体变得这么红？令人惊讶地是，答案竟然是可以——前提是存在一层密度极高的氢气屏障。

它的密度必须高到这样一种程度：与其说它像稀薄的星际星云，不如说更像是一颗巨大恒星的表面。

模拟结果表明，这个红点可能是一个被厚厚包裹起来的强大能量源，外围环绕着一个密度极高的氢气茧。

如果确实如此，就能够解释观察到的两个特征：一是为什么会出强烈的巴耳末断裂；二是为什么光谱中几乎只存在氢和氦，而看不到其他元素。

但是，这仍然无法解释另一个最关键的问题：它为什么会如此明亮？要知道，这是一个看起来有点像恒星的天体，但它却要明亮1000亿倍。

这意味着，它绝不可能依靠核聚变来提供能量——核聚变根本无法产生如此巨大的能量输出，但黑洞能。

于是，研究人员在此前“被氢气茧包裹的恒星状天体”模型中，加入了一个正在活跃吸积物质的黑洞，并不断调整黑洞的质量以及其他参数。

随后，他们把模拟得到的“黑洞星”的亮度，与JWST实际观测到的红点亮度进行比较。

通过这些模拟，研究人员找到了与观测结果最吻合的模型，并由此得出结论：解释这个神秘红点的最可能情景，就是一颗“黑洞星”：这个天体中心很可能包含一个正在活跃吸积物质、质量约为太阳10万倍的超大质量黑洞。

这个黑洞本身深埋在高度湍动的致密氢气茧之中，而整个气体结构的尺度大约相当于整个太阳系。

它或许正处于一个早期阶段，正在经历快速而高效的增长。

像太阳这样的恒星（左），可以看作一个由致密气体组成的球体，其能量来自内部的核聚变。

黑洞（中）通常通过吞噬盘状吸积盘中的物质而不断增长。

“黑洞星”（右）则代表一种新的天体物理对象：一个黑洞被致密气体层包裹，以至于整个系统能够像恒星一样向外辐射。

正是这层致密的气体外壳，使黑洞表现出类似恒星的特征。

黑洞星的尺度可比太阳大10万倍以上。

（图/Rohan Naidu (University of Hawai’i)）

尤其值得注意的是，这个天体呈现出的红色，可以主要通过气体本身的作用来解释，尘埃所起的作用可能微乎其微。

研究黑洞的新线索

研究团队将这个天体命名为MoM-BH*-1，也可以理解为“黑洞星1号”，暗示它可能只是这一类天体中第一个被确认的成员。

他们怀疑，JWST中出现的许多其他“小红点”，也可能都是类似的黑洞星，只不过它们没有MoM-BH*-1这么明亮。

综合这些观测结果来看，“黑洞星”正在成为解释“小红点”最有力、也最可靠的候选方案之一。

目前的每一个“小红点”的观测特征，都可以与“黑洞星嵌在一个普通早期星系之中”这种解释相吻合。

而MoM-BH*-1真正特殊的地方在于，这颗黑洞星的亮度几乎完全压过了它周围的宿主星系。

因此，天文学家捕捉到的，基本上就是纯粹来自黑洞星本身的光。

研究人员认为，这一发现为破解一个困扰天文学界长达半个世纪的难题提供了新的路径：超大质量黑洞究竟从何而来，又是如何演化成长的？也许，是时候重新审视现有的超大质量黑洞演化模型，并建立能够更好匹配实际观测的新模型了。

#参考来源：

https://news.mit.edu/2026/astronomers-discover-brand-new-type-astrophysical-object-black-hole-star-0812

https://ista.ac.at/en/news/black-hole-star-mirage-or-miracle/

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读懂量子纠缠的核心，彻底告别“超光速”误区

经常刷量子科普的朋友，大概率听过两个高频词：量子纠缠和超光速。

网络上随处可见这样的说法：“两个纠缠粒子相隔亿万光年，状态仍能瞬间同步，实现超光速通信，颠覆相对论！” 很多人看完都一头雾水：量子纠缠的瞬时联动，看着明明是超光速，为什么科学界一直说不违反相对论？ 今天我们就用零基础能看懂的逻辑，拆解量子纠缠最核心的特性——非定域性。

一次性讲透：量子非定域性是真的、量子纠缠的超距关联是真的，但它绝对不等于超光速传信。

读完这篇，你就能避开90%的量子力学科普误区。

一、什么是量子非定域性？量子世界的“超距关联” 在我们熟悉的经典物理世界里，一切作用都遵循定域性原理。

简单来说：一个物体只能被它周围的环境、接触的力所影响，不存在隔空瞬时作用。

所有能量、信息、力的传递，都需要介质、需要时间，且速度无法超越光速。

这也是经典物理学和相对论的底层基石。

但量子世界彻底打破了这个规则，诞生了量子力学的核心特性——非定域性。

所谓量子非定域性，指的是处于纠缠态的两个量子粒子，会形成一种绝对的超距内禀关联。

无论两个粒子相距几公里、几光年、甚至亿万光年，没有任何物理介质连接，不受电磁、引力屏蔽影响，只要对其中一个粒子进行测量，另一个粒子的量子状态会瞬间同步坍缩、瞬间对应变化。

当年爱因斯坦首次发现这种诡异特性时，直呼其为“幽灵般的超距作用”，甚至一度质疑量子力学理论并不完备。

而近百年的无数实验（贝尔实验、阿斯佩实验等）反复证实：量子非定域性是真实存在的物理现象，不是理论假设，不是科学猜想。

这也是量子纠缠最神奇、最区别于经典世界的核心本质。

没有非定域性，就没有量子纠缠，更没有后续的量子通信、量子计算技术。

二、大众最大误区：把“瞬时关联”当成“超光速传信” 既然粒子状态能瞬间联动，速度远超光速，为什么不能实现超光速通信？ 这是所有量子误区的根源：混淆了量子关联和信息传递。

我们必须分清两个完全不同的概念：状态关联和有效信号传输。

很多科普营销号的错误逻辑很简单：粒子状态瞬间变化=信息瞬间传递=超光速。

但从严谨的量子力学角度来看，这完全不成立，核心原因有两点： 1. 量子测量结果是完全随机、不可控的 纠缠粒子的状态同步，是随机结果的关联匹配，而非人为可控的信号输出。

举个通俗的例子：我们将一对纠缠光子拆分，A光子留在地球，B光子送往比邻星（4.2光年外）。

当我们测量地球的A光子时，会随机得到一个状态（比如自旋向上），此时比邻星的B光子会瞬间固定为对应状态（自旋向下）。

重点来了：我们无法控制A光子的测量结果。

我们不能人为让它固定为“向上”或“向下”，每一次测量的结果都是纯随机、不可预判、不可操控的。

而人类的“通信传信”，核心是可控编码。

我们发微信、打电话、传数据，本质是主动输出固定信息（0和1、文字、信号），对方接收后能获取有效内容。

随机、不可控的状态变化，无法编码任何有效信息，自然算不上信号传输。

2. 关联结果必须靠经典通信验证，无法独立传信 两地的纠缠粒子状态，虽然是瞬时同步的，但两端的观测者单独看自己的粒子，只能看到一堆杂乱随机的数据，完全看不出任何关联规律。

只有当两地观测者通过经典通信方式（光速及以下），核对、比对各自的测量数据后，才能发现：两组随机数据完美匹配、存在绝对关联。

也就是说：量子纠缠只提供了“关联可能性”，完整的信息验证、信息交互，依然受制于光速极限。

这也是量子力学无通信定理的核心结论：量子非定域关联无法用于超光速传递任何有效信息，不突破相对论光速壁垒。

三、权威定论：非定域真实存在，相对论依然不可推翻 看到这里大家就能明白：爱因斯坦当年忌惮的“超光速悖论”，其实根本不存在。

我们可以记住两个绝对严谨、经过实验验证的核心结论： 1.量子非定域性真实有效：纠缠粒子的超距瞬时关联是客观物理事实，经典定域性原理在量子尺度完全失效； 2.无超光速信号、无因果崩塌：量子纠缠不传递信息、不传递能量、不改变因果关系，完全兼容狭义相对论。

很多人会疑惑：既然不能超光速传信，为什么还要研究量子纠缠、量子通信？ 这里再纠正一个关键误区：量子通信不是“超光速通信”。

量子通信的核心价值，不是提速，而是加密。

依靠量子纠缠的非定域关联特性，实现密钥的绝对安全分发，一旦信息被窃听、拦截，量子状态会立刻坍缩，被双方精准察觉，从物理层面杜绝窃听可能。

而我们常听到的量子隐形传态技术，同样需要经典通信配合，整体传输速度依然无法超越光速，从未突破物理规则。

四、通俗总结：一句话分清核心逻辑 最后用最简单的话帮大家彻底理清： •量子非定域性：粒子状态的瞬时超距关联（真实物理现象） •超光速信号：可控有效信息的超光速传输（物理上不可能） 量子纠缠的“瞬间联动”，是量子系统本身的内禀属性，不是能量、信息的传递。

它惊艳、颠覆认知，但绝不违背现代物理学的底层规则。

之所以网上“量子超光速”“量子颠覆相对论”的谣言满天飞，本质都是混淆了“状态关联”和“信息传输”两个基础概念。

量子力学是人类目前最精准、最成熟的物理理论之一，它神奇但不玄幻，颠覆常识但绝不违背严谨的科学规律。

很多看似“打破常理”的量子现象，背后都有一套完整、经过百年实验验证的逻辑。

希望这篇文章，能帮你跳出碎片化科普的误区，读懂量子纠缠最核心的真相。

如果你还想了解量子密钥分发、贝尔实验、量子隐形传态的具体原理，或者想解锁更多反常识但真实的量子科普，欢迎在评论区留言交流！

孩子问黑洞是什么？这本《跟着霍金看宇宙》真的能讲明白

你有没有过这种经历——忙完一天刚想歇口气，孩子突然凑过来问一句："妈妈，黑洞真的能把东西吸进去吗？宇宙到底有多大呀？太阳为什么会发光？" 我每次被问到这类问题，都是一脸懵。

说实话，我自己上学那会儿物理就没学明白，时间、空间、引力这些概念，脑子里只剩一团浆糊。

想给孩子讲几句吧，又怕讲错了、误人子弟；不讲吧，又不想打击孩子的好奇心。

尤其现在孩子上了小学中高年级，对科学的好奇心正是最旺盛的时候。

每天追着问"为什么"，那股劲儿其实特别珍贵。

可咱们当家长的，确实不是万能的百科全书，很多科普知识自己都搞不清楚，更别说用孩子能听懂的话讲出来了。

我一开始也想给孩子买书，结果在书店翻了半天，越翻越没底。

那些宇宙科普书，要么是密密麻麻的专业术语，孩子翻两页就没了兴趣；要么图倒是漂亮，讲得却浮于表面，读完啥也没记住。

后来一个当老师的朋友给我推荐了一本《跟着霍金看宇宙》，我拿到手自己先翻了一遍，还真被惊艳到了。

这本书最大的好处，就是它真的站在孩子的认知水平上去讲宇宙，一点不端着。

先说它怎么讲黑洞。

书里没有上来就甩一堆公式，而是从霍金爷爷是怎么发现黑洞、怎么理解黑洞讲起，用特别形象的比喻，让孩子能"看见"黑洞在做什么。

我家孩子看完竟然主动跟我讲"黑洞就像宇宙里的贪吃怪"，虽然不太准确，但那股理解和记忆的劲儿，可比死记硬背强太多了。

再说时间旅行这个更抽象的话题。

很多成年人一听都觉得玄乎，但这本书把它讲得特别接地气。

孩子看完恍然大悟，还跟我说"原来时间也会被引力拉慢呀"。

这种孩子能亲口讲出来的理解，正是我最看重的。

我觉得这本书特别适合几类孩子。

一种是那种天生爱问"为什么"、对天文特别感兴趣的孩子，能给他们一个很扎实的入门；另一种是平时不太爱看书、觉得科学枯燥的孩子，这本书的讲述方式能让他们重新觉得"原来科学这么有意思"；还有一种就是咱们这些想陪孩子一起读、却自己也不太懂的家长，带着孩子一起看，正好补补课，还能顺便聊聊天。

书里的插图也很用心，结构清晰，读起来完全不费劲。

我家孩子现在每天睡前都要主动翻几页，还经常跑来给我"讲课"。

这种亲子共读的时光，可比看平板刷手机有意义多了。

而且这本书的定价也很实在，几十块钱就能给孩子打开一扇望向宇宙的窗，让孩子知道霍金爷爷那些听起来高深的理论，其实离我们并不遥远。

如果你也在为孩子选一本靠谱的宇宙科普入门书，或者发愁怎么跟孩子聊"时间""空间""黑洞"这些话题，我真的挺推荐这一本的。

能让孩子主动读、读得懂、还愿意开口讲的科普书，说实话真不多见。

趁着孩子对宇宙的好奇心正热乎，早一点给他一本合适的读物，早点点燃那颗探索的小火苗，说不定就种下了他未来仰望星空的种子呢。

这本书我自己翻过一遍，之所以敢放心推荐，还有一个很重要的原因——它讲科学，却不只是把知识倒给孩子，而是带着一种"陪孩子一起好奇"的温度。

霍金爷爷那套关于宇宙的想法，在书里被讲得既严谨又好懂，孩子读着不觉得吃力，家长陪着读也不觉得枯燥。

很多家长会纠结，孩子这么小，看这种书是不是太早了？其实恰恰相反，越早接触，越能在孩子心里种下对科学的好感。

等将来上了中学真正学物理的时候，孩子想起小时候读过的这本书，那些抽象的概念就会变得亲切起来，学起来也更省力。

如果要说一点小小的不足，那就是这本书需要家长稍微陪读几页，帮孩子把节奏带起来。

不过一旦孩子自己入了迷，后面你就会发现他根本停不下来了，天天追着你讨论外星人存不存在、宇宙有没有尽头。

总的来说，一本能让孩子主动去翻、读得懂又愿意开口讲的宇宙科普书，真的很难得。

如果你也想让孩子在这个好奇心爆棚的年纪，接触一点真正有意思、也有营养的知识，这本《跟着霍金看宇宙》是个非常不错的开始。

趁孩子这份好奇心还在，早一点把这本书带回家，说不定哪一天，他抬起头看星空的眼神，就不一样了。