自詹姆斯·韦伯太空望远镜投入科学观测以来，散落在早期宇宙图像中的一簇簇微弱“红色小点”，一直让天文学家颇为困惑。最新研究给出了一个出人意料又极端的答案：这些小红点其实是被浓密气体茧层包裹、正高速吞噬物质并迅速长大的年轻黑洞，其释放出的炽热辐射穿透气体“茧壳”，在韦布望远镜的视野中呈现出独特的红色光辉。
这项由哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所“宇宙黎明中心”团队主导的研究，发表于1月14日的《自然》杂志，为理解宇宙最早期黑洞的起源提供了关键线索。研究指出，这些红点出现于宇宙诞生仅几亿年的时期，随后在大约十亿年后的演化中“淡出”视野，其短暂而明亮的存在曾一度被怀疑代表“异常巨大的早期星系”。不过，这一假说与主流星系形成模型相冲突，因为按照现有理论，如此庞大的星系不应如此早就出现。
经过两年对韦伯图像的系统分析，团队得出了新的解释：这些红点并非超大星系，而是质量比此前推算小上百倍的年轻黑洞，藏身于致密电离气体构成的“茧”中。研究负责人之一、教授达拉赫·沃森指出，黑洞在吞噬周围气体时会将其加热至数百万度，产生极强辐射，这些辐射穿透气体茧层，在红外波段形成鲜明的红色信号，这正是“红色小点”的来源。
尽管被称为“年轻”，这些黑洞的尺度仍然惊人，质量可达太阳的一千万倍，直径约一千万公里，却仍属于目前观测到的最小一类超大质量黑洞。黑洞的“进食”行为也颇为低效：落入引力势阱的气体在接近黑洞时被挤压并加速，在盘状或漏斗状结构中升温发光，释放出几乎无可比拟的能量。强烈辐射同时又将大部分气体从黑洞两极方向“吹走”，真正被吞噬的只是其中极少一部分，因此研究团队形象地称黑洞是“邋遢的食客”。
在此之前，天文学界一直难以解释：为何在大爆炸仅约7亿年后，宇宙中就已存在质量可达太阳十亿倍的超大质量黑洞。最新结果显示，这些“红色小点”正处于黑洞极为短暂却猛烈的增长期，其被浓密气体包裹的阶段过去从未被直接捕捉，如今首次被韦伯望远镜“当场抓到”。研究团队认为，这一阶段提供了黑洞快速生长所需的“燃料供应通道”，为超大质量黑洞在宇宙早期迅速长成庞然大物提供了一种可行路径。
目前，天文学家已经在韦伯数据中识别出数百个这样的红色小点，它们都被归类为年轻黑洞候选体。其质量较此前模型假定的“怪物级”黑洞要低得多，这意味着无需引入全新的奇异天体或物理过程，就可以在现有框架内解释这些观测信号。这项工作不仅让“红色小点”从谜团变为范例，也把负责研究的宇宙黎明中心团队送上了《自然》封面，凸显其在早期宇宙和黑洞研究领域的重要地位。
编译自/ScitechDaily