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韦布空间望远镜2022年刚开始工作,就在深空图像里挑出一批说不清来路的东西:又小

韦布空间望远镜2022年刚开始工作,就在深空图像里挑出一批说不清来路的东西:又小又红,看上去只是一个个点。天文学家索性叫它们小红点。

4年下来,最让人不安的是它们的分布。红移越大,意味着光在宇宙里走过的路越长、拍到的宇宙越早。在高红移那一端,小红点密密麻麻;越靠近今天,数量掉得越快,几乎找不到。

一整类天体不会凭空消失。它们要么长成了今天宇宙里的某种东西,要么一直都在,只是我们认不出来了。

一项发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上的新研究倾向于后一种,而且拿出了一个具体的案例。领头的是美国亚利桑那大学斯图尔德天文台的皮耶路易吉·里纳尔迪,他现在已转到美国空间望远镜研究所。

他们从几批巡天数据的几千个目标里,挑中了一个编号 WISEA J123635.56+621424.2 的旋涡星系。它的旋臂张得很开,像美国西南部索诺兰沙漠里那种高大的巨柱仙人掌(Saguaro),团队就用这个名字给它起了绰号。它的红移是2,光走了100多亿年才到,发出这束光的时候宇宙才诞生约33亿年。

真正有意思的是它的中心:旋臂中央嵌着一个致密的红色内核,颜色和小红点如出一辙,位置就像巨柱仙人掌顶上结的那颗红果。

团队于是做了一次搬家实验。他们在数据上把这个星系挪到高红移处,算出它如果长在早期宇宙、被现在的望远镜拍下来会是什么样。旋臂暗了下去,整个星系盘跟着消失,画面里只剩中心那一个红色亮点。

一个结构完整的旋涡星系,换个距离,就变成了一个小红点。

里纳尔迪说:“小红点远比一个点复杂,它们只是冰山一角,底下是一个超大质量黑洞和它周围环境的相互作用。”按这个思路,早期宇宙那些点周围大概也各有一整个星系,只是太暗,连韦布都拍不到。

这个解释成立的前提,是那颗红核确实算一个标准的小红点。团队为此把哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope)的紫外图像和韦布的红外图像、光谱存档数据凑在一起,尽量把这个星系在整个电磁波段上看全。结果那颗核在紫外和红外都比可见光更亮,两头亮、中间暗,这正是远处小红点的招牌长相。他们还小心地把星系本体的光和核心的光拆开算,确认颜色不是外围混进来的。

更关键的一块拼图来自X射线。星系中心的超大质量黑洞大口吞食物质时,落进去的气体会被加热到发出X射线,这是判断它正在活跃的硬证据,天文学家管这种活跃的核叫活动星系核。麻烦在于,高红移的小红点绝大多数在X射线里什么都探不到,这一直是把它们认作黑洞的软肋。

钱德拉X射线天文台(Chandra X-ray Observatory)在这个巨柱仙人掌上探到了微弱的X射线信号。南非开普敦大学的硕士生卡瑞斯·吉尔伯特说:“X射线观测说明这个星系有一个活动星系核,而且被遮得非常严实;它不只是被遮住,本身的X射线也偏弱。这两条叠在一起,正好能解释我们在其他所有小红点身上都看不到X射线。”

也就是说,那些点不发X射线,不代表里面没有黑洞。近处这一个之所以还能被抓到一点信号,是因为它离得更近,而那种既被严重遮挡、本身X射线又偏弱的组合,足以让更远处的同类彻底淹没在噪声里。

美国亚利桑那大学的乔治·里克说,早期宇宙里造出来的东西,必然会演化成今天我们周围的某种东西,而此前几乎没人知道小红点会变成什么,这项结果终于指出了该去哪里找它们的后代。

团队的判断是,小红点可能并不构成一类独特的星系,而是超大质量黑洞剧烈活跃时经过的一个临时阶段。阶段过去,黑洞安静下来,剩下的可能就是一个看着平平无奇的星系。

一个案例当然撑不起整套家谱。团队自己也说,这个巨柱仙人掌代表不了所有小红点,接下来要在较近的宇宙里再找出更多同类,还要把韦布攒下的存档数据翻一遍,给小红点做一次普查,看它们各自的环境如何影响后来的模样。

早期宇宙那些红点还剩多少解释空间,就看近处能翻出多少个巨柱仙人掌。

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图一:研究团队把较低红移的旋涡星系巨柱仙人掌合成移到高红移,模拟它若身处早期宇宙会呈现的样子;周围结构消失后只剩中心致密的红色亮点,提示小红点可能是超大质量黑洞剧烈活跃的一个阶段,图源:NASA、ESA、CSA、皮耶路易吉·里纳尔迪(斯图尔德天文台);图像处理:阿莉萨·帕根(美国空间望远镜研究所);插图:莉亚·哈斯塔克(美国空间望远镜研究所)图二:研究团队据旋涡星系 WISEA J123635.56+621424.2(绰号巨柱仙人掌)的分析,提出小红点随宇宙演化可能走的一条路径,图源:NASA、ESA、CSA、美国空间望远镜研究所、皮耶路易吉·里纳尔迪(斯图尔德天文台);图像处理:阿莉萨·帕根(美国空间望远镜研究所)

信源:Betz, Laura. "Little red dots may mark temporary black hole phase." Phys.org, edited by Lisa Lock, 29 July 2026