2022年,韦布望远镜刚开始工作没多久,就在宇宙深处撞见了一种前所未见的东西:一些又小又红的天体,散布在大爆炸后仅6亿年的早期宇宙里。天文学家给它们起了个朴素到近乎随意的名字,小红点。
小红点让人头疼。它们太亮了,亮得不该存在。如果那些光全来自恒星,那意味着这些星系在宇宙还是婴儿的时候就长到了不可思议的体量,现有的宇宙演化理论根本塞不下它们。一些研究者开始担心:宇宙学是不是哪里搞错了?
4年过去,一颗编号GLIMPSE-17775的小红点刚刚交出了迄今最详尽的答卷。它的光谱里藏着40多条谱线,每一条都是一种原子或离子在特定波长上留下的指纹,拼在一起,共同支持同一种解释:这东西的核心是一个正在疯狂吞噬物质的超大质量黑洞,外面裹着一层厚厚的、半电离的气体茧。
天文学家管这种结构叫“黑洞星”。不是说黑洞变成了恒星,而是黑洞在猛烈吸积周围气体时释放的巨大能量,被外层致密气体茧吸收、再加工,最后辐射出来的光就呈现出小红点那种奇特的模样。
GLIMPSE-17775能被看得这么清楚,靠的是两重运气。它恰好落在一个叫阿贝尔S1063的星系团后方,星系团的巨大质量像一块天然透镜,把它的光放大了。韦布望远镜对着它曝光了30个小时,加上引力透镜的增益,相当于盯了80个小时。这是有史以来对小红点做过的最深光谱观测。
领导这项研究的美国得克萨斯大学奥斯汀分校天文学家瓦西里·科科列夫说,之前也有小红点的研究各自找到了一些支持黑洞星模型的线索,但从来没有哪一个源头把所有证据同时摆在桌上。GLIMPSE-17775做到了。
40多条谱线里,有几组证据特别关键。
第一组是谱线的形状。氢、氧、氦的发射线并不符合一团气体简单旋转的模型,最佳拟合需要引入电子散射:光子在穿过致密气体时被自由电子反复弹射,谱线因此变宽变模糊。这是气体茧存在的直接标志。
第二组是铁。团队在光谱里找到了16条铁的谱线,密集到他们给它取了个名字叫“铁森林”。铁离子要被激发到能产生这些谱线的状态,需要极高能量的辐射源,例如一个正在高速吸积的黑洞。
第三组是氦。光谱里同时出现了氦的荧光发射和吸收特征。荧光说明有猛烈的高能辐射在轰击气体,吸收说明这层气体足够厚,能截留一部分光。两者各自独立地指向同一个画面:一个强劲的能量源被致密介质包裹着。
黑洞星模型还顺手解释了一个困扰已久的问题:大多数小红点在X射线波段都很暗淡。如果核心是活跃的黑洞,它本应辐射大量X射线,但如果外面包着一层厚气体茧,X射线很可能会被这层茧吸收。暗淡本身,反而成了间接证据。
这一切拼起来,最重要的结论是:宇宙没坏。小红点的超高亮度不需要用不合理的巨型星系来解释,黑洞吸积加气体茧的组合就够了。黑洞质量也不需要大到离谱,就能产生那些宽发射线。现有的宇宙演化框架依然成立。
这篇论文今天发表在《天体物理学杂志》上。科科列夫说,虽然黑洞星模型目前拟合得最好,但也有一些其他理论正在被提出来。也许一两年之内,小红点的真正动力源就能盖棺定论。
~~~~~~
图一 韦布望远镜近红外相机拍摄的小红点GLIMPSE-17775,图源:NASA, ESA, CSA, V. Kokorev (University of Texas at Austin), A. Pagan (STScI)图二 韦布望远镜测得的小红点GLIMPSE-17775的光谱,图源:NASA, ESA, CSA, V. Kokorev (University of Texas at Austin), A. Pagan (STScI)
信源:information"Webb finds strongest evidence yet for "black hole stars”." www.esawebb.org, 10 June 2026

