在浩瀚宇宙的探索中,詹姆斯·韋布空間望遠鏡又立新功。它于宇宙深空捕捉到一批特殊天體——體積微小卻異常明亮的“小紅點”。這些天體不僅數量可觀,結構緊密,其醒目的紅色外觀更是與以往發現的星系截然不同,引發了天文學界的廣泛關注與諸多猜測。
長期以來,“小紅點”為何如此之紅一直是困擾天文學家的難題。此前,傳統理論模型多認為,大量星際塵埃對“小紅點”發出的光線產生“紅化”作用,就如同晚霞和朝霞因散射原理而呈現出絢爛色彩。然而,隨著觀測技術的不斷進步,現有望遠鏡的精確觀測結果顯示,“小紅點”中的塵埃含量極低,這一發現使得傳統理論面臨嚴峻挑戰。
華中科技大學物理學院天文學系吳慶文教授帶領的團隊,針對這一難題展開了深入研究,并創新性地提出了新的物理機制來解釋“小紅點”的紅色成因。研究團隊將目光聚焦于星系中心超大質量黑洞的吸積過程。他們發現,在宇宙早期,“小紅點”星系中的黑洞吸積盤外圍區域常常處于引力不穩定狀態。在這種狀態下,氣體在強烈湍流的作用下被有效加熱,進而形成了一個溫度相對較低(約2000至4000攝氏度)、處于準穩態的“外吸積盤”。這個“外吸積盤”輻射出的波長恰好落在可見光到近紅外波段,這就解釋了“小紅點”本身顏色極紅的原因。
與之相對的是,黑洞吸積盤的內區溫度極高,可達上萬攝氏度,其輻射主要集中在可見光到紫外波段。吳慶文教授形象地解釋道:“內盤顏色偏藍,外盤顏色極紅,二者共同作用,使得‘小紅點’看起來如此醒目。而且,由內盤和外盤共同構成的整體輻射,形成了一個‘V’字形光譜能量分布結構,其拐折特征與詹姆斯·韋布空間望遠鏡的實際觀測數據幾乎完全吻合。”
這一研究成果不僅為“小紅點”的紅色成因提供了合理解釋,還為研究星系和黑洞的早期演化提供了關鍵線索。研究進一步表明,在宇宙早期,一些質量較小的星系可能僅在中心形成了超大質量黑洞與核區恒星團,而星系大尺度的恒星形成活動相對較弱,因此人們觀測到的主要是星系核心區域。隨著數十億年的時間推移,星系逐漸成長壯大,核區恒星誕生和死亡過程中形成的大量塵埃,逐漸覆蓋了原本的黑洞外盤,使得“小紅點”逐漸演變成普通星系。這一發現,讓我們對宇宙中星系和黑洞的演化過程有了更為深入的認識。






