早期宇宙中的“小紅點”可能是黑洞的最大運行

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡為我們提供了宇宙中星系形成的最早時刻的視圖。

它還揭示了一些驚喜。其中之一是出現(xiàn)小的、高度紅移的物體，昵稱為“小紅點 （LRD）”。

我們并不完全確定它們是什么，但一項新的研究指出了一個答案。

我們對這些天體的了解之一是，它們的光譜被運動多普勒高度拓寬。這表明發(fā)射光的氣體正在以極快的速度圍繞中心區(qū)域旋轉(zhuǎn)，以每秒 1000 多公里的速度運行。

這表明該物質(zhì)正在圍繞超大質(zhì)量運行黑洞，它為活躍的星系核 （AGN） 提供動力。小紅點的 AGN 模型的問題在于它們在紅外光譜中的強度是平坦的。它們在 X 射線和無線電范圍內(nèi)發(fā)射的光芒也非常少，這對于 AGN 來說是不尋常的。

為了進一步探索這個謎團，這項新工作著眼于 JWST 收集了高分辨率光譜的 12 個 LRD。然后，該團隊將數(shù)據(jù)與超大質(zhì)量模型進行了比較黑洞.

這些模型假設(shè)一個快速旋轉(zhuǎn)的吸積盤圍繞著嵌入在年輕銀河系云中的黑洞。首先，他們發(fā)現(xiàn)周圍的云需要高度電離。由于星系周圍有一層致密的自由電子，大部分 X 射線和射電光將被吸收。

當(dāng)然，如果護罩的密度足以阻擋 X 射線和無線電，那么黑洞就需要以極快的速度產(chǎn)生能量，以使 LRD 在紅色和紅外線中變亮。

根據(jù)觀測，黑洞必須在接近愛丁頓限制，這是物質(zhì)吸積的最大速率。超過這個速率，產(chǎn)生的光的強度是如此之強，以至于它會以比引力將其拉攏的速度更快的速度推開物質(zhì)。

所有這些都描繪了一幅圖景，即 LRD 是非常年輕的超大質(zhì)量黑洞，正在迅速成長到成熟。這項最新研究中對這些黑洞質(zhì)量的估計也支持了這一點，該研究使它們的質(zhì)量約為 10,000 到 1,000,000 個太陽質(zhì)量，這比典型的超大質(zhì)量黑洞要小得多。

這個模型也將有助于解釋為什么我們在較低的紅移下看不到更近的 LRD。它們在愛丁頓極限處積累物質(zhì)意味著它們會很快清除周圍的電離云。

隨著這片云的消散，LRD 將開始類似于我們在整個宇宙中看到的傳統(tǒng)活躍星系核。

參考： V. Rusakov 等人，JWST 的小紅點：一個新興的年輕、低質(zhì)量 AGN 群體，包裹在致密的電離氣體中，arXiv 預(yù)印本 arXiv：2503.16595 （2025）

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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