詹姆斯·韋布空間望遠鏡在宇宙深空探測中捕捉到一批特殊天體——它們體積微小卻異常明亮,且呈現出極端的紅色特征,被天文學家形象地稱為“小紅點”。這些天體不僅數量龐大、結構致密,其獨特的顏色表現更與已知星系存在顯著差異,長期以來成為天文學界的未解之謎。
針對“小紅點”的異常紅色現象,傳統理論認為星際塵埃的“紅化”作用是主要原因,類似地球上的晚霞或朝霞通過散射形成的色彩變化。然而,最新觀測數據顯示這些天體中的塵埃含量極低,這一發現直接挑戰了現有解釋框架。華中科技大學物理學院天文學系的研究團隊通過創新研究,提出了全新的物理機制:星系中心超大質量黑洞的吸積盤外圍輻射波長恰好處于可見光到近紅外波段,導致“小紅點”呈現自然紅色特征。
研究聚焦于宇宙早期星系中黑洞的吸積過程。團隊發現,在“小紅點”星系中心,超大質量黑洞的吸積盤外圍區域因引力不穩定產生強烈湍流,使氣體被有效加熱并形成溫度約2000至4000攝氏度的準穩態結構。這種低溫“外吸積盤”的輻射波長集中在可見光到近紅外區間,而內區高溫吸積盤(可達上萬攝氏度)的輻射則主要分布在可見光到紫外波段。這種內外盤輻射的差異共同構成了“V”字形光譜能量分布,與詹姆斯·韋布空間望遠鏡的實際觀測數據高度吻合。
該成果揭示了宇宙早期星系演化的獨特路徑:部分質量較小的星系在形成初期可能僅在核心區域聚集了超大質量黑洞與恒星團,而大尺度恒星形成活動較弱。隨著時間推移,星系逐漸成長,核心恒星經歷誕生與死亡過程后產生大量塵埃,逐漸覆蓋了原有的黑洞外盤結構。這一過程解釋了“小紅點”如何逐步演化為普通星系的過渡現象,為理解星系與黑洞的協同演化提供了重要觀測依據。










