詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）在回顧過去觀測宇宙早期時(shí)的圖像時(shí)，向天文學(xué)家展示了一個(gè)極為奇特的景象：數(shù)百個(gè)小紅點(diǎn)莫名其妙地點(diǎn)綴在遠(yuǎn)古宇宙中。它們究竟是什么？過去幾個(gè)月里，學(xué)界逐漸形成共識(shí)——這些被稱作“紅寶石”的斑點(diǎn)是宇宙中一種全新類型的天體。

一位藝術(shù)家對黑洞恒星的構(gòu)想，這是許多天文學(xué)家傾向于用來解釋小紅斑的理論。圖片來源：MPIA/HdA

這些斑點(diǎn)因其在JWST圖像中緊湊的尺寸以及發(fā)射長波“紅”光而得名，最初令天文學(xué)家困惑不解。因?yàn)樗鼈兛雌饋磉^于致密而不像星系，但發(fā)射的光譜類型又不符合黑洞特征。研究人員很快將這些JWST于2022年首次探測到的斑點(diǎn)稱為“宇宙破壞者”，因?yàn)樗鼈兣c關(guān)于早期宇宙特征的標(biāo)準(zhǔn)觀點(diǎn)相悖。

許多科學(xué)家認(rèn)為，小紅點(diǎn)（LRDs）是黑洞與恒星之間的混合體：一個(gè)活躍的黑洞被包裹在一層熾熱、稠密的氣體繭中——很像恒星的大氣層，當(dāng)黑洞使其升溫時(shí)，這些氣體就會(huì)發(fā)光。相比之下，更傳統(tǒng)的黑洞不會(huì)以同樣的方式發(fā)光。

即使天文學(xué)家對這些神秘點(diǎn)的性質(zhì)確定了一個(gè)領(lǐng)先的理論，他們?nèi)匀挥泻芏鄦栴}：LRDs 是否只存在于最古老的宇宙中，還是也存在于更近代的宇宙區(qū)域？它們隨時(shí)間如何演化？它們最初又是如何形成的？

在JWST首次觀測到LRDs 的3年后，已有約200篇研究手稿在arXiv預(yù)印本服務(wù)器上發(fā)布，其中一些尚未經(jīng)過同行評審?！蹲匀弧穮R總了近3個(gè)月內(nèi)發(fā)表的幾項(xiàng)亮點(diǎn)研究，這些研究正在揭示這一誘人的新天體類別。

最關(guān)鍵的LRD是一個(gè)名為“懸崖”的天體，它為黑洞-恒星模型提供了迄今最有力證據(jù)。該天體得名于其發(fā)射光譜的急劇斷裂：在一個(gè)顯示該天體在某一時(shí)刻發(fā)出光的波長的圖表中，在可見光譜之外，其發(fā)出的紫外線輻射幾乎為零，但在能量稍低的波長的光中，輻射卻突然激增。

“這種急劇的轉(zhuǎn)變不是正常星系所能做到的?！钡聡５卤ゑR克斯·普朗克天文研究所的天文學(xué)家Anna de Graaff 說。他是上月發(fā)表于《天文學(xué)與天體物理學(xué)》上的一篇論文的合著者。“而且鄰近宇宙中的黑洞看起來也不是那樣。所以，這是第一個(gè)能夠排除大量模型的天體?！币虼耍撐淖髡邔ⅰ皯已隆狈Q為“非凡的紅寶石”。

對光輻射峰值的分析表明，該天體一定能量極高，如同黑洞，但也一定被包裹溫暖、致密的氣體中，類似于恒星的大氣層。研究人員對該天體的解釋與今年早些時(shí)候描述的一個(gè)被氣體包裹的黑洞模型相吻合，于是，黑洞恒星誕生了。

除了確定LRDs是什么，天文學(xué)家還對它們?nèi)绾窝莼械胶闷妗Ｒ恍┤苏J(rèn)為，這些紅寶石可能會(huì)成為星系的中心。德國漢堡大學(xué)的天文學(xué)家Jan-Torge Schindler 表示，他們上月發(fā)表在《自然-天文學(xué)》上論文中重點(diǎn)研究的那個(gè)LRD被8個(gè)鄰近星系所環(huán)繞，并且嵌入在一個(gè)特別巨大的暗物質(zhì)團(tuán)塊中。暗物質(zhì)這種不可見的實(shí)體將星系群束縛在一起。如此巨大的暗物質(zhì)暈通常包含類星體，即某些星系中心極其明亮的核。

還有兩項(xiàng)研究進(jìn)一步通過一些極端例子來探究LRDs：一些最近的和最遠(yuǎn)的觀測。在7月份發(fā)布的一篇預(yù)印本中，天文學(xué)家描述了距離地球10億光年左右的3個(gè)LRDs。這比大多數(shù)距離地球約120億光年至130億光年的LRDs更接近我們所在的宇宙區(qū)域。距離地球相對較近的天體不像遙遠(yuǎn)的天體那樣能被觀測到。因此，這一發(fā)現(xiàn)暗示，這些斑點(diǎn)不僅是宇宙早期狀態(tài)的“居民”，甚至可能出現(xiàn)在一個(gè)更成熟的宇宙中。

與此同時(shí)，美國得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的天文學(xué)家Anthony Taylor 和同事則為那些鄰近的斑點(diǎn)找到了完美的補(bǔ)充。他們在8月發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上的一篇論文中描述的LRD尤其遙遠(yuǎn)，這意味著天文學(xué)家研究該天體時(shí)，實(shí)際上是回溯到大爆炸后5億年的時(shí)期。

Taylor希望通過凝視遠(yuǎn)古宇宙，能進(jìn)一步理解這些系統(tǒng)究竟是如何形成的。憑借未來的觀測，他期望看到天文學(xué)家將如何繼續(xù)拼湊這個(gè)宇宙謎題。