在人類探索宇宙的征程中,每一次新發現都可能顛覆既有認知。近期,科學家借助詹姆斯·韋布空間望遠鏡,在早期宇宙的觀測中捕捉到一類名為“小紅點”的神秘天體,其特性與早期黑洞的形成存在潛在關聯,引發了天文學界的廣泛關注。
詹姆斯·韋布空間望遠鏡自投入使用以來,便以觀測“宇宙黎明”為核心任務——即宇宙誕生后的最初十億年。這一時期,第一批恒星與星系如晨星般點亮黑暗的虛空,而“小紅點”正是在這一探索過程中被發現的。它們體積微小,半徑通常不足500光年,僅為銀河系的百分之一;但亮度極高,且光譜呈現明顯的紅色特征。根據現有理論,這類天體的性質難以被歸類為已知的任何天體類型。
“小紅點”的生存周期極為短暫,大多誕生于宇宙大爆炸后約6億年,并在不到10億年的時間內消失。天文學家曾提出兩種假設:其一,它們可能是中心存在超大質量黑洞的星系;其二,它們可能是體積極小但恒星密度極高的星系。然而,這兩種假設均存在缺陷——例如,部分“小紅點”的光譜特征與黑洞相似,但并未觀測到活躍的星系核;而恒星密集的星系理論,則需解釋其為何在密集階段后迅速“消失”。
近期,兩項獨立研究為這一謎題提供了新線索。美國耶魯大學團隊利用韋布望遠鏡的數據,對三個“小紅點”進行深入分析,發現其恒星運動速度極快,導致光譜特征與黑洞相似,但星系本身體積極小且恒星密集。這種密集狀態可能僅持續數億年,隨后因恒星擴散而失去“小紅點”的觀測特征。與此同時,美國哈佛大學團隊對500個“小紅點”的統計研究也得出類似結論,認為它們可能是恒星高度密集的星系。若這一結論被證實,科學家需進一步探索其形成機制,以及它們如何演化為體積更大、恒星更稀疏的“正常”星系。
“小紅點”的發現,還為早期宇宙黑洞的形成提供了新視角。傳統理論認為,超大質量黑洞依賴星系中心的“氣體庫”快速成長,與星系演化同步。但“小紅點”的光譜顯示,其黑洞特征顯著,而星系特征微弱,暗示黑洞可能先于星系形成并演化。這一發現挑戰了“黑洞與星系聯合演化”的經典模型,表明早期宇宙中的黑洞生長速度可能遠超預期。
更引人注目的是,科學家在近鄰宇宙中發現了與“小紅點”性質相似的天體——綠豌豆星系。這類天體以明亮的發射線和致密形態為特征,通常被視為遙遠星系的“近域對應體”。中國科學院上海天文臺牽頭的國際團隊,對19例綠豌豆星系與“小紅點”進行對比,發現其中7例在紫外光度、黑洞吸積率、電離狀態和金屬豐度等方面高度相似。這一發現表明,“小紅點”并非早期宇宙獨有,黑洞可能在宇宙不同時期均存在“爆發式生長”階段。由于近鄰宇宙的天體更易觀測,科學家有望通過對比研究,揭示“小紅點”的物理本質,進而解開早期黑洞形成的秘密。