科技日报记者 张梦然
据《自然》杂志27日报道，英国剑桥大学团队首次对早期宇宙中黑洞的质量进行了直接测量，这一黑洞来自长期以来非常神秘的遥远天体“小红点”中。该天体的宿主星系存在于宇宙诞生仅7亿年后。团队经过分析发现，一些黑洞可能在宿主星系的恒星出现之前就已经形成和增长，为研究黑洞演化的最早期阶段提供了线索。
自詹姆斯·韦布太空望远镜投入观测以来，天文学家就在早期宇宙的图像中发现了一类特殊天体。它们在光谱上呈现出异常的红色，体积不大，亮度却十分稳定。最初他们提出了两种可能：这些红点可能是正在疯狂形成恒星的年轻星系，也可能是已经成长为巨兽的超大质量黑洞。但问题在于，它们的行为“不太对劲”。如果是恒星形成区，它们的光谱特征和能量分布与已知模型不完全吻合；如果是成熟的黑洞，它们好像又缺乏活跃黑洞常见的喷流和高能辐射。因此，对韦布太空望远镜早期观测中发现的一组“小红点”的性质，天文学家仍存在争议。
此前研究认为“小红点”是超大质量黑洞，但可能错误估计了这些黑洞的质量。团队此次分析了天体Abell2744-QSO1，同样是被韦布太空望远镜检测到的、被归类为含有黑洞的“小红点”。观测显示了该黑洞周围气体在不同距离上的旋转速度，提供了引力加速度的信息，从而估算出这一“小红点”的黑洞质量约为5000万倍太阳质量。但这一宿主星系的恒星质量很小，少于黑洞的一半。这表明这一黑洞处于形成的早期阶段，可能早于其宿主星系开始形成。
这是对如此早期的宇宙中黑洞质量的首批直接测量之一。研究团队提出，未来研究还需进一步完善模型和分析。
韦布太空望远镜以及未来更先进的空间望远镜，将继续观测宇宙深处的神秘“小红点”。就在今年1月，《自然》杂志发表研究分析认为，红点的光谱特征，恰好符合一种理论预测的场景：当光子穿过围绕黑洞旋转的致密气体云时，会与云中的电子发生反复碰撞和散射。在多次散射后，高能光子失去部分能量，波长被拉长，最终在观测中呈现为红色。
总编辑圈点
宇宙中是先有星系，还是先有黑洞？5000万倍太阳质量的黑洞“超前”于宿主星系恒星的形成，可能直接挑战了“星系先成型、黑洞后生长”的假说，暗示宇宙早期可能存在一条不依赖恒星演化的黑洞快速成长通道。不过，单个天体的测量结果能否代表普遍规律还是未知数。下一步应该扩大样本量，同时升级气体动力学模型，查看是否漏掉了其他物理过程。至于未来的答案，也许会让一些原本冷门的宇宙学假说，逐渐从边缘走向舞台中央。
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