韦布望远镜发现的小红点位置出现X射线信号，佐证黑洞恒星假说

IT之家 4 月 30 日消息，詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST）此前发现了若干神秘的“小红点”，科学家在其中一个红点所在位置探测到了 X 射线信号。这一发现进一步佐证了一种理论：这些红点属于黑洞恒星 —— 由巨大且致密的气体团构成，其内部不断成长的超大质量黑洞为整个气体团提供能量。

据IT之家了解，小红点或许是韦布望远镜迄今为止取得的最重大宇宙学发现，也可能是 1998 年暗能量被发现以来，天文学界最重要的发现。若天文学家对其本质的判断属实，它们将成为一道关键的缺失演化环节，助力解开超大质量黑洞及其周边星系的形成之谜。

科研人员将韦布望远镜对一片包含小红点空域的观测数据，与美国国家航空航天局钱德拉 X 射线天文台对同一片空域的存档观测数据进行比对后，发现了这处全新的 X 射线辐射源。

普林斯顿大学天文学家安迪・古尔丁在声明中表示：“这处 X 射线辐射源早已出现在钱德拉天文台十多年的巡天数据里，但在韦布望远镜观测这片天区之前，我们完全没意识到它的非凡价值。”

钱德拉天文台已在宇宙中识别出数百万个 X 射线源，而编号为 3DHST-AEGIS-12014 的这处辐射源（AEGIS 指全波长延伸格罗特带国际巡天项目），其特殊意义直到被发现与韦布望远镜观测到的一颗小红点位置完全重合后，才得以显现。该 X 射线源的能量级别与类星体相近；类星体是中心存在极端活跃黑洞的星系，通常由星系并合搅动星际气体，促使物质向黑洞坠落而形成。

小红点结构致密，直径最大仅数百光年；同时色泽偏红，意味着整体温度偏低。哈佛大学安娜・德赫拉夫牵头的一项最新研究，在小红点中探测到了水汽，而水汽的存在也印证了其低温特征：温度介于 3092 至 6692 华氏度（1700 至 3700 摄氏度）之间。这个温度对人类而言看似极高，实则低于太阳，也低于绝大多数恒星（仅比质量最小的红矮星更温热）。

此外，小红点距离地球极其遥远，经测算其存在于 120 亿年前，甚至更为久远。哈勃空间望远镜对 3DHST-AEGIS-12014 的光度测量显示，我们如今观测到的这一神秘天体，呈现的是它 118 亿年前的样貌。

小红点的发现，还有望达成韦布望远镜的核心科学目标之一：追溯超大质量黑洞及其宿主星系的起源与演化历程。

超大质量黑洞的诞生机制，一直是困扰天文学家的未解之谜。一种猜想是自下而上形成：超新星爆发产生的恒星级小型黑洞，不断相互合并，最终成长为超大质量黑洞；另一种猜想是自上而下形成：由质量相当于太阳数十万倍乃至数百万倍的巨型气体云直接坍缩而成。

学界目前认为，小红点是包裹着新生超大质量黑洞的巨型气体云，黑洞从气体云内部不断吞噬物质、由内向外蚕食整个气团。黑洞周围旋转的物质释放出热量与能量，再加上带电粒子沿磁场准直喷流挣脱黑洞引力束缚，使得整片气体云发出光亮。

尽管小红点尚不能作为超大质量黑洞自上而下形成的绝对定论，但已为此观点提供了强有力的支撑。而钱德拉天文台的最新发现，进一步夯实了这一假说。

德国马克斯・普朗克天文研究所的拉斐尔・维丁是本次发现相关科研论文的第一作者，他表示：“多年来，天文学家一直试图破解小红点的本质。可以这么说，这单个 X 射线天体，或将帮我们串联起所有相关线索。”

若维丁团队的研究结论成立，这将是首个被探测到释放 X 射线的小红点。普通处于成长阶段的超大质量黑洞（如类星体中心黑洞），会因坠落物质被加热至数百万摄氏度而辐射 X 射线。但普通小红点外围的气体云会阻挡 X 射线，使其无法逃逸至宇宙空间，因此通常情况下，我们观测不到小红点的 X 射线辐射。这也让 3DHST-AEGIS-12014 显得格外特殊。

德赫拉夫称：“找到这颗与众不同的小红点，为我们探究其能量来源提供了全新的重要线索。”

为何我们能观测到 3DHST-AEGIS-12014 释放的 X 射线？学界提出一种过渡天体假说：它正处于演化中间阶段，一端是诞生于小红点内部的超大质量黑洞，另一端是活跃星系中心不断壮大、无气体云包裹的“裸露”超大质量黑洞。在小红点内部，黑洞由内向外吞噬气体云，最终会在气团上形成空洞，如同通往红点核心与潜伏黑洞的“窗口”，X 射线便经由这些窗口向外逃逸。

此外，尽管因距离遥远，该天体的 X 射线信号十分微弱，但钱德拉的观测数据表明，3DHST-AEGIS-12014 的 X 射线亮度或许存在变化。原因可能是巨型气体云持续旋转，大小不一的辐射窗口依次转向地球观测视角。

目前，钱德拉发现的这处与韦布小红点对应的 X 射线源，真实身份仍未最终敲定。有一种小众可能性：它是被特殊高温尘埃包裹的超大质量黑洞。但这类特殊尘埃从未在宇宙中被发现过，因此该推测可能性极低。

普林斯顿大学的刘汉普表示：“若我们证实这处 X 射线源属于演化过渡阶段的小红点，它不仅是同类天体中的首例，更将让人类首次窥见小红点的核心内部结构。同时，这也将成为迄今最有力的证据，证明超大质量黑洞的成长，是部分乃至全部小红点形成演化的核心驱动力。”

一旦该假说得到证实，小红点将补齐星系与超大质量黑洞形成演化拼图中的关键一环，帮助天文学家厘清银河系等星系的早期演化历史。自埃德温・哈勃证实银河系外存在其他星系以来，这一直是天文学界的终极梦想之一。

该项研究成果已于今年 3 月发表在《天体物理学快报》期刊上。