艺术家笔下的黑洞恒星是许多天文学家对小红点的解释。图片来源：MPIA/HdA

在回溯观测到的宇宙早期图像时，美国宇航局的詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）向天文学家展示了一些非常奇特的东西——莫名其妙地散布在远古宇宙中的数百个小红点（LRD）。它们究竟是什么？过去几个月里，天文学家逐渐形成共识——这些被称作“红宝石”的斑点是一种全新的天体类型。

这些令天文学家困惑不解的斑点，因其在JWST图像中的紧凑尺寸和发射长波“红”光而得名。它们看起来过于致密而不像星系，发射的光谱类型也不符合黑洞特征。研究人员很快便将这些JWST于2022年首次探测到的斑点视为“宇宙破坏者”，因为它们与宇宙早期特征的标准观点相悖。

许多科学家认为，LRD是黑洞与恒星的混合体：一个活跃的黑洞被包裹在一层炽热、稠密的气体茧中。后者很像恒星的大气层，当黑洞使其升温时，这些气体就会发光。相比之下，传统黑洞不会以这样的方式发光。

即便天文学家对这些“红宝石”的性质有一个初步的认识，但仍然面临很多问题：LRD是否只存在于最古老的宇宙中，或者还存在于更近代的宇宙？它们如何随时间演化？最初又是如何形成的？

在JWST首次观测到LRD 3年后，已有大量论文发表。特别是近3个月来，这些研究正在揭示这类诱人天体的真实面貌。

最关键的LRD是一个名为“悬崖”的天体，它为黑洞-恒星模型提供了迄今最有力的证据。该天体得名于发射的光出现急剧的变化：在某一时刻的光谱中，可见光谱之外的紫外线辐射几乎为零，但在能量稍低的光波中，辐射却激增。

“这种急剧的转变不是正常星系所能做到的。”德国马克斯·普朗克天文研究所的Anna de Graaff说。他是9月发表于《天文学与天体物理学》的一篇论文的合著者。“而邻近宇宙中的黑洞也不是这样，所以这是第一个能够排除大量模型的天体。”因此，作者又将“悬崖”称为“非凡的红宝石”。

对光辐射峰值的分析表明，该天体一定能量极高，如同一个黑洞，但同时也一定被温暖、致密的气体（类似于恒星的大气层）所包裹。研究人员对该天体的解释与今年早些时候描述的一个被气体包裹的黑洞模型非常吻合。于是，黑洞恒星诞生了。

除了确定LRD是什么，天文学家还对它们如何演化感到好奇。一些人认为，这些“红宝石”可能会成为星系的中心。德国汉堡大学的Jan-Torge Schindler表示，他们上月发表在《自然-天文学》的论文中的LRD被8个星系所环绕，并嵌入一个特别大的暗物质团块。如此巨大的暗物质晕通常包含类星体，即某些星系中心极其明亮的核。

还有两项研究则通过一些极端的例子探究LRD：其中一些离我们最近，一些离我们最远。在7月公布的一篇预印本论文中，天文学家描述了距离地球10亿光年的3个LRD。这比大多数距离地球120亿至130亿光年的LRD要近得多。这意味着，这些“红宝石”不仅存在于宇宙的早期状态中，甚至可能出现在更为成熟的宇宙的某个角落。

与此同时，美国得克萨斯大学奥斯汀分校的Anthony Taylor和同事在8月发表于《天体物理学杂志快报》的一篇论文中，描述了一个极其遥远的LRD，它意味着天文学家已经回溯到宇宙大爆炸后仅5亿年的时期。

Taylor希望通过凝视远古宇宙，进一步理解这些系统是如何形成的。他期待看到天文学家继续破解这个宇宙谜题。（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1051/0004-6361/202554681