“小紅點”之謎，華中科技大學揭秘！

宇宙深空

一個神秘“小紅點”悄然浮現

挑戰著人類認知的邊界

詹姆斯·韋布望遠鏡

捕捉到的這一奇景

其“紅”之奧秘

曾讓天文學家們費盡思量

如今，華中科技大學物理學院

天文學系吳慶文教授團隊

在《自然·天文學》發表的

一項成果

為這團宇宙深處的“紅色迷霧”

帶來了全新的解讀

讓我們得以窺見其背后

隱藏的宇宙密碼——

詹姆斯·韋布空間望遠鏡在探測宇宙深空時發現的一批很小的明亮紅色天體，被稱為“小紅點”。它們數量眾多、結構致密、顏色極紅，不同于以前發現的星系，一直令天文學家費解。

詹姆斯韋布望遠鏡觀測到的小紅點星系

小紅點星系極其致密，比普通星系小上千倍。類星體和小紅點可能都是超大質量黑洞活動引起，但類星體較藍而小紅點極端偏紅。

“小紅點”為何那么紅？吳慶文團隊創新性地提出了解釋“小紅點”的物理機制，即星系中心超大質量黑洞吸積盤外圍輻射波長正好落在可見光到近紅外波段，由此說明“小紅點”本身就很紅，而非星際塵埃的“紅化”效應。

“為了解釋‘小紅點’光譜特征，傳統理論模型大多假設存在大量塵埃對其光線進行‘紅化’，類似晚霞和朝霞形成相關的散射原理。但現有望遠鏡的精確觀測卻顯示，這些天體中塵埃含量極低，使得現有理論面臨挑戰。”吳慶文說。

研究團隊聚焦星系中心超大質量黑洞的吸積過程，提出在宇宙早期這些“小紅點”星系中，黑洞吸積盤的外圍區域通常處于引力不穩定狀態，氣體在強烈的湍流作用下被有效加熱，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”，輻射波長正好落在可見光到近紅外波段。而黑洞吸積盤的內區溫度極高，可達上萬攝氏度，輻射主要集中在可見光到紫外波段。

黑洞吸積內盤溫度上萬度，一般輻射在光學到紫外波段（類星體較藍的原因），外部準穩態吸積盤溫度在2000-4000度，輻射在近紅外到光學波段（小紅點極紅的原因）。

“內盤較藍，外盤極紅，所以看起來那么紅。由內盤和外盤共同構成的整體輻射，恰好形成了一個‘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。”吳慶文解釋說。

研究結果進一步表明，宇宙早期有些質量不大的星系可能僅中心形成了超大質量黑洞與核區恒星團，星系大尺度恒星形成也許較弱，因此人們只看到了星系核心區域。數十億年后，隨著星系逐漸長大，核區恒星誕生和死亡形成大量塵埃，逐漸覆蓋了原黑洞外盤，從而完成“小紅點”到普通星系的過渡，這為揭示星系和黑洞早期演化提供了關鍵信息。

從“小紅點”到宇宙深處

華科人的星辰征途

永不止步——

宇宙最劇烈“焰火秀”

潮汐瓦解超新星意圖及其光變曲線演化

在星系中心黑洞的引力劇場中，天文學系博士生雷享禮發現：大質量恒星死亡時拋射的物質，竟能被黑洞捕獲并形成熾熱吸積盤，釋放出遠超普通超新星的“宇宙焰火”。這場持續數年的爆發，不僅挑戰傳統黑洞理論，更揭示了極端環境下物質與能量的狂暴之美。

黑洞“心跳”同步

黑洞系統吸積盤與噴流協同進動的藝術想象圖

天文學系雷衛華教授團隊和合作者則在潮汐瓦解事件中，捕捉到黑洞吸積盤與噴流協同進動的“宇宙脈搏”。這一發現為研究黑洞自旋、物質噴流機制提供了關鍵證據，相關成果發表于《科學·進展》，讓人類首次“聽”清了黑洞吞噬物質的交響曲。

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華中科技大學

來源 / 物理學院

編輯 / 郭雨辰

校對 / 左盈