IT之家 4 月 30 日消息，詹姆斯?韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）此前發(fā)現(xiàn)了若干神秘的“小紅點(diǎn)”，科學(xué)家在其中一個(gè)紅點(diǎn)所在位置探測到了 X 射線信號。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步佐證了一種理論：這些紅點(diǎn)屬于黑洞恒星 —— 由巨大且致密的氣體團(tuán)構(gòu)成，其內(nèi)部不斷成長的超大質(zhì)量黑洞為整個(gè)氣體團(tuán)提供能量。

據(jù)IT之家了解，小紅點(diǎn)或許是韋布望遠(yuǎn)鏡迄今為止取得的最重大宇宙學(xué)發(fā)現(xiàn)，也可能是 1998 年暗能量被發(fā)現(xiàn)以來，天文學(xué)界最重要的發(fā)現(xiàn)。若天文學(xué)家對其本質(zhì)的判斷屬實(shí)，它們將成為一道關(guān)鍵的缺失演化環(huán)節(jié)，助力解開超大質(zhì)量黑洞及其周邊星系的形成之謎。

科研人員將韋布望遠(yuǎn)鏡對一片包含小紅點(diǎn)空域的觀測數(shù)據(jù)，與美國國家航空航天局錢德拉 X 射線天文臺對同一片空域的存檔觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行比對后，發(fā)現(xiàn)了這處全新的 X 射線輻射源。

普林斯頓大學(xué)天文學(xué)家安迪?古爾丁在聲明中表示：“這處 X 射線輻射源早已出現(xiàn)在錢德拉天文臺十多年的巡天數(shù)據(jù)里，但在韋布望遠(yuǎn)鏡觀測這片天區(qū)之前，我們完全沒意識到它的非凡價(jià)值�！�

錢德拉天文臺已在宇宙中識別出數(shù)百萬個(gè) X 射線源，而編號為 3DHST-AEGIS-12014 的這處輻射源（AEGIS 指全波長延伸格羅特帶國際巡天項(xiàng)目），其特殊意義直到被發(fā)現(xiàn)與韋布望遠(yuǎn)鏡觀測到的一顆小紅點(diǎn)位置完全重合后，才得以顯現(xiàn)。該 X 射線源的能量級別與類星體相近；類星體是中心存在極端活躍黑洞的星系，通常由星系并合攪動(dòng)星際氣體，促使物質(zhì)向黑洞墜落而形成。

小紅點(diǎn)結(jié)構(gòu)致密，直徑最大僅數(shù)百光年；同時(shí)色澤偏紅，意味著整體溫度偏低。哈佛大學(xué)安娜?德赫拉夫牽頭的一項(xiàng)最新研究，在小紅點(diǎn)中探測到了水汽，而水汽的存在也印證了其低溫特征：溫度介于 3092 至 6692 華氏度（1700 至 3700 攝氏度）之間。這個(gè)溫度對人類而言看似極高，實(shí)則低于太陽，也低于絕大多數(shù)恒星（僅比質(zhì)量最小的紅矮星更溫?zé)幔?/p>

此外，小紅點(diǎn)距離地球極其遙遠(yuǎn)，經(jīng)測算其存在于 120 億年前，甚至更為久遠(yuǎn)。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡對 3DHST-AEGIS-12014 的光度測量顯示，我們?nèi)缃裼^測到的這一神秘天體，呈現(xiàn)的是它 118 億年前的樣貌。

小紅點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，還有望達(dá)成韋布望遠(yuǎn)鏡的核心科學(xué)目標(biāo)之一：追溯超大質(zhì)量黑洞及其宿主星系的起源與演化歷程。

超大質(zhì)量黑洞的誕生機(jī)制，一直是困擾天文學(xué)家的未解之謎。一種猜想是自下而上形成：超新星爆發(fā)產(chǎn)生的恒星級小型黑洞，不斷相互合并，最終成長為超大質(zhì)量黑洞；另一種猜想是自上而下形成：由質(zhì)量相當(dāng)于太陽數(shù)十萬倍乃至數(shù)百萬倍的巨型氣體云直接坍縮而成。

學(xué)界目前認(rèn)為，小紅點(diǎn)是包裹著新生超大質(zhì)量黑洞的巨型氣體云，黑洞從氣體云內(nèi)部不斷吞噬物質(zhì)、由內(nèi)向外蠶食整個(gè)氣團(tuán)。黑洞周圍旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)釋放出熱量與能量，再加上帶電粒子沿磁場準(zhǔn)直噴流掙脫黑洞引力束縛，使得整片氣體云發(fā)出光亮。

盡管小紅點(diǎn)尚不能作為超大質(zhì)量黑洞自上而下形成的絕對定論，但已為此觀點(diǎn)提供了強(qiáng)有力的支撐。而錢德拉天文臺的最新發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步夯實(shí)了這一假說。

德國馬克斯?普朗克天文研究所的拉斐爾?維丁是本次發(fā)現(xiàn)相關(guān)科研論文的第一作者，他表示：“多年來，天文學(xué)家一直試圖破解小紅點(diǎn)的本質(zhì)�？梢赃@么說，這單個(gè) X 射線天體，或?qū)臀覀兇?lián)起所有相關(guān)線索�！�

若維丁團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)論成立，這將是首個(gè)被探測到釋放 X 射線的小紅點(diǎn)。普通處于成長階段的超大質(zhì)量黑洞（如類星體中心黑洞），會(huì)因墜落物質(zhì)被加熱至數(shù)百萬攝氏度而輻射 X 射線。但普通小紅點(diǎn)外圍的氣體云會(huì)阻擋 X 射線，使其無法逃逸至宇宙空間，因此通常情況下，我們觀測不到小紅點(diǎn)的 X 射線輻射。這也讓 3DHST-AEGIS-12014 顯得格外特殊。

德赫拉夫稱：“找到這顆與眾不同的小紅點(diǎn)，為我們探究其能量來源提供了全新的重要線索�！�

為何我們能觀測到 3DHST-AEGIS-12014 釋放的 X 射線？學(xué)界提出一種過渡天體假說：它正處于演化中間階段，一端是誕生于小紅點(diǎn)內(nèi)部的超大質(zhì)量黑洞，另一端是活躍星系中心不斷壯大、無氣體云包裹的“裸露”超大質(zhì)量黑洞。在小紅點(diǎn)內(nèi)部，黑洞由內(nèi)向外吞噬氣體云，最終會(huì)在氣團(tuán)上形成空洞，如同通往紅點(diǎn)核心與潛伏黑洞的“窗口”，X 射線便經(jīng)由這些窗口向外逃逸。

此外，盡管因距離遙遠(yuǎn)，該天體的 X 射線信號十分微弱，但錢德拉的觀測數(shù)據(jù)表明，3DHST-AEGIS-12014 的 X 射線亮度或許存在變化。原因可能是巨型氣體云持續(xù)旋轉(zhuǎn)，大小不一的輻射窗口依次轉(zhuǎn)向地球觀測視角。

目前，錢德拉發(fā)現(xiàn)的這處與韋布小紅點(diǎn)對應(yīng)的 X 射線源，真實(shí)身份仍未最終敲定。有一種小眾可能性：它是被特殊高溫塵埃包裹的超大質(zhì)量黑洞。但這類特殊塵埃從未在宇宙中被發(fā)現(xiàn)過，因此該推測可能性極低。

普林斯頓大學(xué)的劉漢普表示：“若我們證實(shí)這處 X 射線源屬于演化過渡階段的小紅點(diǎn)，它不僅是同類天體中的首例，更將讓人類首次窺見小紅點(diǎn)的核心內(nèi)部結(jié)構(gòu)。同時(shí)，這也將成為迄今最有力的證據(jù)，證明超大質(zhì)量黑洞的成長，是部分乃至全部小紅點(diǎn)形成演化的核心驅(qū)動(dòng)力。”

一旦該假說得到證實(shí)，小紅點(diǎn)將補(bǔ)齊星系與超大質(zhì)量黑洞形成演化拼圖中的關(guān)鍵一環(huán)，幫助天文學(xué)家厘清銀河系等星系的早期演化歷史。自埃德溫?哈勃證實(shí)銀河系外存在其他星系以來，這一直是天文學(xué)界的終極夢想之一。

該項(xiàng)研究成果已于今年 3 月發(fā)表在《天體物理學(xué)快報(bào)》期刊上。