詹姆斯·韦伯解开了宇宙中小红点的谜团
这位艺术家的构思展示了一颗质量约为太阳100万倍的超大质量恒星，被外层包膜松散地束缚，并被切割出来，露出其致密核心的结构。与其大质量恒星类似，极大质量恒星拥有对流核心，核反应发生，产生巨大的能量，由光子带到表面。尽管如此，外层被极度扩展和扩散，因此核心的能量在到达地表前会在巨大的体积中扩散。这反过来又降低了恒星表面温度，使其呈现出明显的红色外观。图片来源：uux.cn/CfA/Melissa Weiss
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：在早期宇宙那广袤而寂静的宇宙中，某些光芒的闪烁长久以来一直困扰着研究恒星的人们。这些在太空最深处捕捉到的微小猩红针点，科学界给他们起了个简单却富有感染力的昵称：小红点。多年来，这些天体一直是宇宙中最顽固的谜团之一，呈现为难以解释的紧凑异常体。然而，来自天体物理中心|哈佛与史密森学会（CfA）现在开始揭开真相，表明这些点并非我们曾经想象的复杂尘埃和引力机器，而是有史以来最大恒星最后、辉煌的喘息。
隐藏在明处的猩红秘密
小红点的故事始于光本身的本质。由于我们的宇宙在不断膨胀，来自最古老天体的光必须经历数十亿年不断扩展的空间马拉松。随着光线传播，颜色逐渐偏向红色。对地球上的观察者来说，天体越古老、越远，看起来越红。这一现象意味着很长一段时间内，宇宙历史的最早篇章对我们来说是隐形的。
早期几代太空天文台，如哈勃太空望远镜，是当时的奇迹，但它们主要用于探测更短波长的光。虽然哈勃偶尔能瞥见一些后来被确认为小红点的有趣目标，但它缺乏专门的“眼睛”来清晰观察它们。它们依旧模糊模糊，形态停留在地图边缘。直到2022年，詹姆斯·韦伯太空望远镜开始向地球发送首批深空图像，这些天体的真实本质才开始清晰。这些点是专门设计用来窥视红外线——早期宇宙中漫长而拉伸的波长——韦伯以惊人的细节揭示了这些点。它们神秘、紧凑且极其古老，存在于宇宙尚处于初期阶段。
巨人的简朴优雅
当这些点终于显现出来时，大家开始争分夺秒，试图弄清它们到底是什么。最初的理论复杂且繁密。许多科学家怀疑他们看到的是活跃的星系核——环绕超大质量黑洞的混沌区域。这些模型需要复杂的部分排列：中心黑洞、超高温物质的旋转吸积盘，以及厚重的宇宙尘埃罩，以解释光的外观。
但CfA的天文学家Devesh Nandal和他的团队开始思考是否有更简单的答案。与其说是一整套活动部件，不如用一个单一的物体来解释数据吗？通过建立详细的物理模型，研究人员发现一颗无金属、快速增长的超大质量恒星能够产生韦伯探测到的所有特征。这些恒星是庞然大物，质量约为太阳的一百万倍。
这一新模型表明，这种恒星自然产生了极高亮度和独特的V形光谱，这正是长期困扰天文学家的。它还解释了一种罕见的组合，即特定明亮的氢发射。“自从发现小红点以来一直是争议焦点，”南达尔解释道。“但现在，有了新的建模，我们知道这些巨大天体中心潜藏着什么，那是一颗巨大的恒星，装在一个薄纱包里。更重要的是，这些发现解释了韦伯所见的一切。”
观看泰坦的诞生
这些恒星的发现不仅仅是为了识别一种新型天体;而是见证历史上的一个变革时刻。这些超大质量恒星本不打算长久存在。它们寿命短暂，燃料消耗速度惊人。研究人员认为，当我们观察一个小红点时，我们看到的是一颗星在最后、辉煌时刻。这是恒星内部压力消失、在自身巨大引力下坍缩之前的生命阶段。
当如此规模的恒星坍缩时，它不会只是消失。它留下了一个沉重的“种子”——超大质量黑洞的起点。几十年来，科学家们一直推测，这些种子必然存在，以解释星系中心巨型黑洞为何能迅速巨大地生长。现在，他们或许终于有了视觉证据来证明这一点。
“如果我们的解读正确，我们并不是单纯猜测重黑洞种子一定存在过。相反，我们正在实时看到其中一些人出生，“南达尔说。通过观测这些恒星，天文学家实际上是在观察最终推动整个星系演化的引擎的诞生。虽然许多不同大小的恒星都能匹配这些小红点的颜色测量，但只有这些超大质量巨星拥有“光度”，即光的强大力量，能够与詹姆斯·韦伯太空望远镜所观测到的相匹配。
为什么红点改变一切
这项研究代表了我们对宇宙构建看法的根本转变。通过将小红点识别为超大质量恒星而非复杂的黑洞系统，科学家们发现了第一批恒星与主导现代宇宙的巨大结构之间的直接联系。这为这一此前需要层层假设的现象提供了清晰、物理的解释。
这项工作也为未来指明了道路。南达尔和他的同事们现在正寻求寻找更多这些天体，特别是那些可能亮度稍低或质量较小的天体。找到更广泛的这些“点”将帮助他们揭示这些巨人最初形成的原因和过程的更深层真相。
归根结底，这一发现意义重大，因为它解决了宇宙历史中的“缺失环节”问题。它将超大质量黑洞的研究从数学猜测领域带入了直接观测的领域。正如南达尔所说，“这让我们对宇宙中超大质量黑洞和星系的成长过程有了更强的理解。”通过观察这些微小的猩红斑点，我们看到的是宇宙的字面基础被倾注，一颗颗巨星一颗颗地倾注。
更多信息： Devesh Nandal等人，《超大质量恒星与JWST“小红点”的光谱特征相匹配》，arXiv（2025）。DOI：10.48550/arxiv.2507.12618
