在人类探索宇宙的征程中,每一次新发现都可能颠覆既有认知。近期,科学家借助詹姆斯·韦布空间望远镜,在早期宇宙的观测中捕捉到一类名为“小红点”的神秘天体,其特性与早期黑洞的形成存在潜在关联,引发了天文学界的广泛关注。
詹姆斯·韦布空间望远镜自投入使用以来,便以观测“宇宙黎明”为核心任务——即宇宙诞生后的最初十亿年。这一时期,第一批恒星与星系如晨星般点亮黑暗的虚空,而“小红点”正是在这一探索过程中被发现的。它们体积微小,半径通常不足500光年,仅为银河系的百分之一;但亮度极高,且光谱呈现明显的红色特征。根据现有理论,这类天体的性质难以被归类为已知的任何天体类型。
“小红点”的生存周期极为短暂,大多诞生于宇宙大爆炸后约6亿年,并在不到10亿年的时间内消失。天文学家曾提出两种假设:其一,它们可能是中心存在超大质量黑洞的星系;其二,它们可能是体积极小但恒星密度极高的星系。然而,这两种假设均存在缺陷——例如,部分“小红点”的光谱特征与黑洞相似,但并未观测到活跃的星系核;而恒星密集的星系理论,则需解释其为何在密集阶段后迅速“消失”。
近期,两项独立研究为这一谜题提供了新线索。美国耶鲁大学团队利用韦布望远镜的数据,对三个“小红点”进行深入分析,发现其恒星运动速度极快,导致光谱特征与黑洞相似,但星系本身体积极小且恒星密集。这种密集状态可能仅持续数亿年,随后因恒星扩散而失去“小红点”的观测特征。与此同时,美国哈佛大学团队对500个“小红点”的统计研究也得出类似结论,认为它们可能是恒星高度密集的星系。若这一结论被证实,科学家需进一步探索其形成机制,以及它们如何演化为体积更大、恒星更稀疏的“正常”星系。
“小红点”的发现,还为早期宇宙黑洞的形成提供了新视角。传统理论认为,超大质量黑洞依赖星系中心的“气体库”快速成长,与星系演化同步。但“小红点”的光谱显示,其黑洞特征显著,而星系特征微弱,暗示黑洞可能先于星系形成并演化。这一发现挑战了“黑洞与星系联合演化”的经典模型,表明早期宇宙中的黑洞生长速度可能远超预期。
更引人注目的是,科学家在近邻宇宙中发现了与“小红点”性质相似的天体——绿豌豆星系。这类天体以明亮的发射线和致密形态为特征,通常被视为遥远星系的“近域对应体”。中国科学院上海天文台牵头的国际团队,对19例绿豌豆星系与“小红点”进行对比,发现其中7例在紫外光度、黑洞吸积率、电离状态和金属丰度等方面高度相似。这一发现表明,“小红点”并非早期宇宙独有,黑洞可能在宇宙不同时期均存在“爆发式生长”阶段。由于近邻宇宙的天体更易观测,科学家有望通过对比研究,揭示“小红点”的物理本质,进而解开早期黑洞形成的秘密。