科学家：韦布发现的神秘“小红点”，是来自远古的黑暗天体

是“低转速暗物质晕”的产物。

星系密布的韦布太空望远镜深空影像。其中有一些神秘的“小红点”，被认为是韦布最震惊的发现。NASA / ESA / CSA / STScI

很多天文学家认为，宇宙中的神秘“小红点”，是詹姆斯・韦布太空望远镜迄今为止最震惊的发现。这些昏暗而紧凑的遥远天体，向人们对早期宇宙星系黑洞形成演化的认识发起了挑战。

“小红点”是一些古怪的星系。它们存在于宇宙诞生后大约仅10亿年的时空中，形成时间则更早。它们体型只有典型星系的十分之一，但是异常明亮。

天文学家认为，它们之所以是红色的，是因为它们被尘埃遮蔽着，或者内部充满了年老的恒星。但对于它们发出的光主要来自何处则说法不一。有人认为是恒星发出的，也有人认为其中心存在活跃的超大质量黑洞。

但这两种解释都有问题。因为它们实在太小，很难容纳超大质量黑洞；也无法容纳足够多的恒星——否则其中心的恒星密度会高得吓人。

为了解开这一根本性的谜团，天文学家们绞尽了脑汁。近日哈佛-史密森天体物理学中心的两位科学家Fabio Pacucci 和Abraham (Avi) Loeb（就是他）在《天体物理学期刊通讯》上刊文，从天体形成环境的角度，提出了另一种可能——这些“小红点”，可能是“低转速暗物质晕”的产物。是一种极其罕见的宇宙结构。

根据当前流行的理论，星系在其形成的过程中，会被一个由暗物质组成的晕包裹。暗物质晕是看不见的，但是它的引力能够约束内部物质，使之演化成为恒星和星系。

暗物质晕会和内部物质一起自转。晕的自转速度越快，其范围就会扩展得越大，演化出来的星系也越大；反之其中的星系就越小。

宇宙中有1%的暗物质晕属于“低转速暗物质晕”，这些晕内部最终会演化出一些极端紧凑的星系。它们体型小，密度高，是“小红点”星系的有力竞争者。

“小红点”之所以少，是因为“低转速暗物质晕”本身就极少，但它们又比类星体——亦即中心存在活跃超大质量黑洞的星系要常见得多。

这一假说同时也能解释为何韦布只在宇宙诞生10亿年后的时空中发现“小红点”星系——随着宇宙的演化，暗物质晕会变得越来越大，同时也会获得更多角动量，所以这些紧凑星系此后便不再出现。

这一假说并未尝试解开“小红点”能量来源之谜，只是阐述了其确实产生于恒星或黑洞有条件快速成长的环境。“低转速暗物质晕”有利于物质在其中心汇集，因此也有利于黑洞和恒星快速形成。

研究人员称，部分“小红点”的谱线像活跃黑洞一样很宽泛，但唯独缺少活跃黑洞应当具有的重要特征——X射线。接下去将在与“小红点”相邻的宇宙时空中寻找那些与“小红点”在某些方面相似但又有区别的星系，以探究这些“小红点”经过进一步演化后可能会呈现出怎样的形态。

参考

Cosmic Outliers: Low-spin Halos Explain the Abundance, Compactness, and Redshift Evolution of the Little Red Dots

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ade871