在浩瀚宇宙的探索中,詹姆斯·韦布空间望远镜又立新功。它于宇宙深空捕捉到一批特殊天体——体积微小却异常明亮的“小红点”。这些天体不仅数量可观,结构紧密,其醒目的红色外观更是与以往发现的星系截然不同,引发了天文学界的广泛关注与诸多猜测。
长期以来,“小红点”为何如此之红一直是困扰天文学家的难题。此前,传统理论模型多认为,大量星际尘埃对“小红点”发出的光线产生“红化”作用,就如同晚霞和朝霞因散射原理而呈现出绚烂色彩。然而,随着观测技术的不断进步,现有望远镜的精确观测结果显示,“小红点”中的尘埃含量极低,这一发现使得传统理论面临严峻挑战。
华中科技大学物理学院天文学系吴庆文教授带领的团队,针对这一难题展开了深入研究,并创新性地提出了新的物理机制来解释“小红点”的红色成因。研究团队将目光聚焦于星系中心超大质量黑洞的吸积过程。他们发现,在宇宙早期,“小红点”星系中的黑洞吸积盘外围区域常常处于引力不稳定状态。在这种状态下,气体在强烈湍流的作用下被有效加热,进而形成了一个温度相对较低(约2000至4000摄氏度)、处于准稳态的“外吸积盘”。这个“外吸积盘”辐射出的波长恰好落在可见光到近红外波段,这就解释了“小红点”本身颜色极红的原因。
与之相对的是,黑洞吸积盘的内区温度极高,可达上万摄氏度,其辐射主要集中在可见光到紫外波段。吴庆文教授形象地解释道:“内盘颜色偏蓝,外盘颜色极红,二者共同作用,使得‘小红点’看起来如此醒目。而且,由内盘和外盘共同构成的整体辐射,形成了一个‘V’字形光谱能量分布结构,其拐折特征与詹姆斯·韦布空间望远镜的实际观测数据几乎完全吻合。”
这一研究成果不仅为“小红点”的红色成因提供了合理解释,还为研究星系和黑洞的早期演化提供了关键线索。研究进一步表明,在宇宙早期,一些质量较小的星系可能仅在中心形成了超大质量黑洞与核区恒星团,而星系大尺度的恒星形成活动相对较弱,因此人们观测到的主要是星系核心区域。随着数十亿年的时间推移,星系逐渐成长壮大,核区恒星诞生和死亡过程中形成的大量尘埃,逐渐覆盖了原本的黑洞外盘,使得“小红点”逐渐演变成普通星系。这一发现,让我们对宇宙中星系和黑洞的演化过程有了更为深入的认识。






