韋伯望遠鏡揭開宇宙“紅色小點”之謎：正在瘋長的年輕黑洞

自詹姆斯·韋伯太空望遠鏡投入科學觀測以來，散落在早期宇宙圖像中的一簇簇微弱“紅色小點”，一直讓天文學家頗為困惑。最新研究給出了一個出人意料又極端的答案：這些小紅點其實是被濃密氣體繭層包裹、正高速吞噬物質并迅速長大的年輕黑洞，其釋放出的熾熱輻射穿透氣體“繭殼”，在韋布望遠鏡的視野中呈現出獨特的紅色光輝。

這項由哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所“宇宙黎明中心”團隊主導的研究，發表于1月14日的《自然》雜志，為理解宇宙最早期黑洞的起源提供了關鍵線索。研究指出，這些紅點出現于宇宙誕生僅幾億年的時期，隨后在大約十億年后的演化中“淡出”視野，其短暫而明亮的存在曾一度被懷疑代表“異常巨大的早期星系”。不過，這一假說與主流星系形成模型相沖突，因為按照現有理論，如此龐大的星系不應如此早就出現。

經過兩年對韋伯圖像的系統分析，團隊得出了新的解釋：這些紅點并非超大星系，而是質量比此前推算小上百倍的年輕黑洞，藏身于致密電離氣體構成的“繭”中。研究負責人之一、教授達拉赫·沃森指出，黑洞在吞噬周圍氣體時會將其加熱至數百萬度，產生極強輻射，這些輻射穿透氣體繭層，在紅外波段形成鮮明的紅色信號，這正是“紅色小點”的來源。

盡管被稱為“年輕”，這些黑洞的尺度仍然驚人，質量可達太陽的一千萬倍，直徑約一千萬公里，卻仍屬于目前觀測到的最小一類超大質量黑洞。黑洞的“進食”行為也頗為低效：落入引力勢阱的氣體在接近黑洞時被擠壓并加速，在盤狀或漏斗狀結構中升溫發光，釋放出幾乎無可比擬的能量。強烈輻射同時又將大部分氣體從黑洞兩極方向“吹走”，真正被吞噬的只是其中極少一部分，因此研究團隊形象地稱黑洞是“邋遢的食客”。

在此之前，天文學界一直難以解釋：為何在大爆炸僅約7億年后，宇宙中就已存在質量可達太陽十億倍的超大質量黑洞。最新結果顯示，這些“紅色小點”正處于黑洞極為短暫卻猛烈的增長期，其被濃密氣體包裹的階段過去從未被直接捕捉，如今首次被韋伯望遠鏡“當場抓到”。研究團隊認為，這一階段提供了黑洞快速生長所需的“燃料供應通道”，為超大質量黑洞在宇宙早期迅速長成龐然大物提供了一種可行路徑。

目前，天文學家已經在韋伯數據中識別出數百個這樣的紅色小點，它們都被歸類為年輕黑洞候選體。其質量較此前模型假定的“怪物級”黑洞要低得多，這意味著無需引入全新的奇異天體或物理過程，就可以在現有框架內解釋這些觀測信號。這項工作不僅讓“紅色小點”從謎團變為范例，也把負責研究的宇宙黎明中心團隊送上了《自然》封面，凸顯其在早期宇宙和黑洞研究領域的重要地位。

編譯自/ScitechDaily