MoM-BH*-1看起来只是一个红点,光谱却留下异常强烈的氢吸收信号。研究团队以被致密气体包裹的吸积黑洞解释它,为“黑洞星”与神秘小红点的身份带来新线索。

文章重点

  • MoM-BH*-1的光来自大爆炸后约6.6亿年的宇宙,光谱带有异常强烈的氢吸收特征。
  • 研究提出“吸积黑洞+致密气体外壳”模型,让同一天体兼具黑洞供能与类似恒星大气的特征。
  • 这个较少受宿主星系光干扰的来源,可作为研究其他小红点与早期黑洞成长的范本。

一个遥远红点,可能藏着一种外表像巨大恒星、内部却由黑洞吸积供能的天体。由Rohan P. Naidu等人领导的国际团队,利用詹姆斯·韦布空间望远镜研究MoM-BH*-1,发现它的光谱带有极强的氢吸收特征;“黑洞星”模型为这组异常信号提供了有力解释。研究于2026年8月12日在《Nature》发表。

MoM-BH*-1的光来自大爆炸后约6.6亿年的宇宙。这个候选天体的吸引力,在于它把两种熟悉的模样连在一起:周围的致密气体像恒星大气般改变光线,深处的能量来源则可能是正在吞食物质的黑洞。

寻找最早星系,遇上异常红点

团队原本通过“Mirage or Miracle”(MoM)巡天搜寻早期宇宙的遥远星系。MoM-BH*-1在韦布影像中格外红亮,因此成为光谱追踪目标:它在较长波长的红外线中清晰可见,在较短波长则非常暗弱。

韦布F277W、F356W与F444W三个波段的原始研究影像;MoM-BH*-1在后两幅中呈现紧致光点
由左至右为F277W、F356W、F444W波段,中心波长约2.77、3.56、4.44微米;长波长影像中可见MoM-BH*-1。图中颜色是红外线强度的显示方式。来源:Naidu et al.(2026),Nature图一a,CC BY 4.0;裁切、缩放及加白边。

红色天体往往让人联想到尘埃遮蔽,就像烟雾会改变阳光的颜色。不过,这个红点同时具有异常深的巴耳末跃变,以及氢谱线的吸收结构,让研究团队转而检验另一种可能:大量致密气体本身,已能塑造这种极红的光谱。

光谱留下致密氢气的指纹

巴耳末跃变是光谱跨过氢的一个特定吸收门槛时,亮度明显改变的现象。MoM-BH*-1测得的跃变强度约为7.7,超出论文比较的一般无尘恒星群模型;Hβ与Hγ谱线中的深吸收,也指向浓密、能吸收光线的氢气。这些光谱特征,是推断气体外壳的重要观测依据。

原论文比较MoM-BH*-1与其他天体的光谱;右图显示它约7.7的巴耳末跃变强度高于比较样本
左图比较光谱形状;右图以蓝色星号标示MoM-BH*-1的巴耳末跃变强度,虚线为特定无尘恒星群模型的上限。来源:Naidu et al.(2026),Nature图二,CC BY 4.0;缩放及加白边,保留原始曲线与标示。

研究人员用光谱模型测试:把一个吸积中的黑洞放进极致密、带湍流的气体内,让内部辐射经吸收、散射和再发射后才传出。这种配置能重现主要特征,而且只需很少的尘埃消光,便能产生观测到的红色外观。

黑洞供能,气体外层像一颗星

普通恒星靠内部核聚变供能;黑洞星的构想则把中央吸积黑洞视为引擎。物质落向黑洞时释放能量,周围的致密气体对辐射重新加工,使整体呈现某些类似恒星表面的光谱特征。这也是“黑洞”与“星”会出现在同一名称中的原因。

左至右为中央核聚变供能的普通恒星、裸露吸积盘的黑洞,以及被连续浓密气体包覆的黑洞星模型
左至右:普通恒星、吸积黑洞、黑洞星模型。三者比较不同供能配置,各物体没有按共同尺度绘制,也不是演化顺序。

它的尺度也相当惊人。论文的示例模型采用约40个天文单位厚的致密气体层,约等于地球至太阳距离的40倍,可与太阳系行星轨道的尺度相比。这是模型中的气体层尺度;韦布影像中的天体仍是一个未解析的光点,内部构造有待进一步验证。

小红点背后,可能有共同引擎

韦布发现的许多“小红点”,同时混合了中央天体与宿主星系的光,两者的信号不易拆开。MoM-BH*-1的特殊之处,是中央来源似乎压过了宿主星系,提供一个较纯粹的光谱范本。研究人员将它与邻近较亮星系的光谱叠加后,得到与典型小红点相似的形状,支持这类包裹在气体中的黑洞可能是小红点的中央引擎。

如果致密气体能困住或重新分配吸积产生的辐射,黑洞便可能更快吸入物质,帮助解释早期宇宙的黑洞如何迅速长大。现阶段,黑洞质量、吸积速度和气体结构仍取决于模型假设;更多光谱与后续观测,将检验这种成长阶段究竟有多普遍。