全新天体“黑洞星”被发现：太阳系大小，中心藏着10万倍太阳质量黑洞

宇宙中可能存在一种介于恒星外观和黑洞能源机制之间的特殊天体。

8 月 12 日，MIT 等机构组成的国际天文学团队在 Nature 发表研究，他们利用詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）观测到一个此前从未见过的天体物理源。

它看起来像一颗巨大的恒星，外围被极其致密的气体包裹，整体尺度可达数十个天文单位，与太阳系相当；但为整个系统提供能量的，是隐藏在中心、正在快速吸积物质的黑洞。

研究团队将这类天体称为“黑洞星”（black hole star），此次研究的对象被命名为“MoM-BH*-1”。它位于红移约 7.76 的早期宇宙，其光在大爆炸约 6.6 亿年后发出，经过约 130 亿年才抵达今天的地球。论文认为，MoM-BH*-1 很可能代表早期黑洞快速成长时的一种特殊阶段。论文第一作者 Rohan Naidu 估计称，其中心黑洞质量约为太阳的 10 万倍，外围则存在一个太阳系尺度的巨大气体包层。

一颗由黑洞“点亮”的巨大恒星

有趣的是，起初研究团队并没有在寻找“黑洞星”。

他们原本正在进行一项名为“Mirage or Miracle”（海市蜃楼还是奇迹，简称 MoM）的 JWST 巡天项目，希望寻找宇宙中形成时间最早的一批星系。在浏览 JWST 拍摄的深空图像时，一个异常明亮、颜色极红的小光点进入了他们的视野。随后，研究人员利用 JWST 的 NIRSpec 近红外光谱仪对其进行了进一步分析。

图丨 JWST 拍摄的深空图像及局部放大图（来源：研究团队/MIT）

当天文学家看到红色的遥远天体时，通常会首先考虑尘埃，因为尘埃会吸收波长较短的光，使最终传到望远镜中的光整体偏红。但 MoM-BH*-1 的光谱并不符合这种常见解释。

其中最显眼的特征，是一个异常强烈的“巴耳末断裂”（Balmer break）。简单来说，当光穿过特定状态下的氢气时，某个波长附近的辐射会被大量吸收，于是光谱上会出现一道陡峭的“断崖”。这种现象常见于恒星大气和恒星群，看起来似乎又把答案指向了恒星。

问题在于，MoM-BH*-1 的巴耳末断裂强得有些反常。论文测得，其强度约为 7.7，而典型无尘埃恒星群理论上的上限约为 3；即便假定整个恒星群几乎都由具有强巴耳末断裂的 A 型恒星组成，也很难达到这一水平。所以它也并不是恒星。

就在这个阶段，研究人员发现，它的光谱中还出现了宽阔的氢发射线和深度吸收线等特征，其中一些又指向正在活跃吸积物质的黑洞。于是，一个更特殊的结构浮现出来：这个天体既需要有类似恒星大气的致密气体，又需要一个足够强大的黑洞作为能量来源。

进一步建模后，研究人员发现，这两个看似矛盾的特征可以由同一种结构解释：中心是一个正在吞噬物质的黑洞，外围则包裹着密度极高、剧烈运动且几乎没有尘埃的氢气。模型给出的气体包层尺度约为 10—100 个天文单位；作为比较，地球到太阳的平均距离为 1 个天文单位。

这也是研究团队将其称为“黑洞星”的原因。普通恒星依靠核心的核聚变供能，能量逐渐向外传递，最终从恒星表面释放；在黑洞星中，中央的“发动机”换成了吸积黑洞。物质落向黑洞时释放出巨大的能量，产生的辐射又被外围致密气体反复吸收、散射和重新释放。于是，从远处看，整个系统就像一颗巨大的恒星：黑洞负责提供能量，包裹在外的气体则扮演了类似恒星“光球层”的角色。

（来源：MIT）

这也解释了它惊人的亮度。MIT 团队指出，其能量输出远远超出已知恒星依靠核聚变所能达到的范围，却符合活跃黑洞吸积物质时能够释放的能量尺度。

JWST 的“小红点”谜题，开始有了答案

值得一提的是，MoM-BH*-1 的发现还顺便帮忙解开了 JWST 升空后最著名的谜题：那些遍布早期宇宙的 Little Red Dots（小红点）究竟是什么？

2022 年 JWST 开始投入科学观测后，天文学家很快发现了大量此前没有见过的紧凑红色天体。它们在望远镜照片中只是微小的红点，真实亮度却相当高，而且具有一种奇怪的时间分布：大约在大爆炸后 6 亿年开始大量出现，在约 15 亿年之后数量迅速下降，今天的宇宙中几乎找不到直接对应的天体。

（来源：NASA）

最初的解释主要集中在两类可能性：它们可能是充满尘埃、恒星形成极其活跃的年轻星系，也可能包含正在猛烈吸积物质的黑洞。随着 JWST 光谱数据不断增加，后一种解释得到了越来越多支持。NASA 在 2025 年公布的一项大样本研究中发现，约 70% 接受光谱观测的小红点存在高速运动气体等活动星系核特征。2026 年 1 月发表在 Nature 的另一项研究进一步提出，其中许多天体可能是被致密电离气体包裹的年轻超大质量黑洞。

今年 6 月，JWST 又对一个名为 GLIMPSE-17775 的小红点获得了迄今最详细的光谱，识别出 40 多条谱线。氢、氧、氦以及大量铁谱线共同指向一个被炽热致密气体包裹、快速吸积的黑洞，NASA 当时已将其称为支持“black hole star”模型的最强证据之一。

此次 MoM-BH*-1 提供了另一个关键证据：由于它太亮了，以至于中心黑洞及其气体包层几乎压过了周围宿主星系的光，研究者因此获得了一个相对“干净”的黑洞星光谱，可以更清楚地观察这套结构本身。

研究团队还发现，MoM-BH*-1 附近存在另一座更明亮的星系，两者可能在约 1 亿年后合并。有意思的是，当研究人员把两者的光谱叠加起来，得到的整体特征与典型“小红点”高度相似。由此他们提出一种可能：许多 Little Red Dots 其实是“黑洞星+年轻宿主星系”的组合，黑洞负责红外和可见光部分的主要辐射，年轻恒星则贡献较短波长的光。

黑洞究竟怎样在几亿年里长大？

除了揭秘“小红点”，黑洞星还为另一个长期困扰天文学家的问题提供了新的线索：早期宇宙中的超大质量黑洞，究竟是怎么在如此短的时间里长出来的？

天文学家已经在大爆炸后不到 7 亿年的宇宙中，发现了质量接近太阳 10 亿倍的黑洞。按照常规的成长速度，短短几亿年很难达到这样的规模。无论这些黑洞最初来自大质量恒星死亡后的残骸，还是由大质量气体云直接坍缩形成，都需要在早期经历一段非常快速的增长。

问题在于，黑洞吸积物质的速度本身受到限制。黑洞吞噬得越快，吸积过程释放出的辐射就越强；当向外的辐射压力足以抵抗引力时，周围气体便难以继续落向黑洞。这个临界状态被称为“爱丁顿极限”，可以理解为黑洞持续“进食”速度的一道天然上限。

MoM-BH*-1 展示出的致密气体包层，提供了一种可能突破这道限制的环境。黑洞被极其致密的气体包裹后，大量辐射可能被困在内部，难以及时向外逃逸并推开正在落入的物质。这样一来，黑洞就有机会进入“超爱丁顿吸积”状态，在一段时间内以超过常规上限的速度快速增加质量。

（来源：Arxiv）

论文认为，MoM-BH*-1 可能正在经历这样的高速成长，也可能刚刚结束一次超爱丁顿吸积，外围仍保留着此前包裹黑洞的致密气体。换句话说，天文学家看到的，或许正是一个年轻黑洞快速长大的阶段。

目前还不能据此认定所有 Little Red Dots 都是黑洞星，也无法仅凭 MoM-BH*-1 确定超大质量黑洞的形成路线。但它至少提供了一个此前缺少的观测样本：年轻黑洞可能在一个近乎恒星般的巨大气体包层中快速增长。如果 JWST 看到的大量小红点都经历过类似阶段，那么“黑洞星”可能并非罕见异类，而是早期超大质量黑洞成长过程中相当普遍的一环。

1.https://www.nature.com/articles/s41586-026-10846-4

2.https://news.mit.edu/2026/astronomers-discover-brand-new-type-astrophysical-object-black-hole-star-0812

3.https://www.nature.com/articles/d41586-026-02290-1

4.https://ar5iv.labs.arxiv.org/html/2305.09919

运营/排版：何晨龙

注：封面/首图由 AI 辅助生成