詹姆斯·韦伯望远镜在古老宇宙中发现了数百个“小红点”，我们仍然不知道它们是什么
超大质量黑洞通过吸引周围的物质而生长。（图片来源：NASA/JPL加州理工学院）
（蜘蛛网eeook.com）据《对话》（作者：法比奥·帕库奇）：天文学家用美国国家航空航天局最强大的望远镜詹姆斯·韦伯太空望远镜探索遥远的宇宙，发现了一类星系，即使是模仿最熟练的生物，比如模仿章鱼，也会面临挑战。这种生物可以模仿其他海洋动物来躲避捕食者。需要成为比目鱼吗？没问题。海蛇？容易的。
当天文学家分析宇宙偏远地区的第一批韦伯图像时，他们发现了一组前所未有的星系。这些星系——大约有数百个，被称为小红点——非常红，结构紧凑，只有在大约10亿年的宇宙历史中才能看到。就像模仿章鱼一样，小红点让天文学家感到困惑，因为它们看起来像不同的天体物理物体。它们要么是巨大的重星系，要么是中等大小的星系，每个星系的核心都有一个超大质量黑洞。
然而，有一件事是肯定的。典型的小红点很小，半径只有银河系的2%。有些甚至更小。
作为一名研究遥远星系和黑洞的天体物理学家，我对了解这些小星系的性质很感兴趣。它们的光是由什么驱动的，它们到底是什么？
模仿比赛
天文学家分析我们的望远镜从遥远星系接收到的光，以评估它们的物理特性，例如它们包含的恒星数量。我们可以利用它们的光特性来研究小红点，并弄清楚它们是由许多恒星组成的，还是内部有黑洞。
到达我们望远镜的光的波长范围从长无线电波到高能伽马射线。天文学家将光分解为不同的频率，并用一张称为光谱的图表将其可视化。
有时，光谱包含发射线，这是发生更强烈光发射的频率范围。在这种情况下，我们可以使用光谱的形状来预测星系是否存在超大质量黑洞，并估计其质量。
同样，研究银河系的X射线发射可以揭示超大质量黑洞的存在。
作为伪装的终极大师，小红点看起来是不同的天体物理物体，这取决于天文学家是否选择使用X射线、发射线或其他东西来研究它们。
天文学家迄今为止从小红点的光谱和发射线收集的信息导致了两种不同的模型来解释它们的性质。这些物体要么是包含数十亿颗恒星的极其密集的星系，要么是超大质量黑洞的宿主。
宇宙中充满了无数的星系，韦伯望远镜帮助天文学家研究了其中的一些星系。（图片来源：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、STScI）
两个假设
在恒星唯一假说中，小红点包含大量恒星——高达1000亿颗恒星。这与银河系中的恒星数量大致相同，银河系是一个更大的星系。
想象一下，独自站在一个巨大的空房间里。这个广阔而安静的空间代表了太阳系附近的宇宙区域，恒星稀疏地散布在那里。现在，想象一下同样的房间，但挤满了中国的全体人口。
这个拥挤的房间就是最密集的小红点的核心感觉。这些天体物理物体可能是整个宇宙中密度最大的恒星环境。天文学家甚至不确定这样的恒星系统在物理上是否存在。
然后是黑洞假说。大多数小红点都显示出其中心存在超大质量黑洞的明显迹象。天文学家可以通过观察光谱中的大发射线来判断银河系中是否存在黑洞，这些发射线是由黑洞周围高速旋转的气体产生的。
天文学家实际上估计，与它们紧凑的宿主星系的大小相比，这些黑洞的质量太大了。
黑洞的质量通常约为其宿主星系恒星质量的0.1%。但其中一些小红点拥有一个几乎与整个星系一样大的黑洞。天文学家称这些超大质量黑洞为黑洞，因为它们的存在违背了星系中通常观察到的传统比例。
不过，还有另一个问题。与普通黑洞不同，小红点中可能存在的黑洞没有显示出任何X射线发射的迹象。即使在天文学家应该能够轻松观察到这些黑洞的最深、最高能的图像中，也没有它们的踪迹。
解决方案很少，希望很大
黑洞太大或质量太大的事实可能对我们理解宇宙没有问题，而是宇宙中第一个黑洞是如何诞生的最好迹象。事实上，如果有史以来形成的第一个黑洞质量非常大——大约是太阳质量的10万倍——理论模型表明，它们的黑洞质量与宿主星系质量的比率在形成后很长一段时间内可能会保持较高水平。
那么，天文学家如何发现这些在时间开始时发光的小光点的真实性质呢？就像我们的伪装大师章鱼一样，秘密在于观察它们的行为。
使用韦伯望远镜和更强大的X射线望远镜进行额外的观测，最终将发现一个天文学家只能归因于这两种情况之一的特征。
例如，如果天文学家清楚地检测到X射线或无线电发射，或者从黑洞周围发射的红外光，他们就会知道黑洞假说是正确的。
就像我们的海洋朋友可以假装成海星一样，最终它会移动触手，露出它的真实本性。
