闪着红光的外星人监视器？

韦伯望远镜发现的小红点星系让科学家感到困惑。这些诞生于宇宙极早期的星系，其亮度与质量远超理论预期。而最新研究让这个谜团变得更加扑朔迷离。Matthee et al. / The Astrophysical Journal

詹姆斯·韦伯太空望远镜在观测早期宇宙星系时发现了一个神秘现象。它发现在遥远的宇宙中，也就是在遥远的过去，宇宙中存在着许多看上去像小红点的东西。此前的推测是，这些小红点是中心拥有超大质量黑洞的活跃星系。然而最新的观测却发现，这些小红点不会产生X射线，而X射线是活跃星系的标志性特征，因此此前的推论不成立。

此前人们认为，这些小红点是形成于宇宙大爆炸后大约6亿年时的小型星系。到目前为止，韦伯已经发现了至少300个这样的小红点星系（LRD）。但它们作为星系，身上却存在着许多的谜。根据它们的亮度，研究人员测算出它们的质量和恒星数量远超理论预期：根据现有的理论模型，早期宇宙根本没有足够时间让它们发展到如此规模。

随后研究人员又猜想，它们可能拥有所谓的活跃星系核（AGN），因为活跃星系核理论也可以解释它们为什么如此明亮。这样一来，它们就不必拥有那么大的质量和那么多的恒星，因此也就不会与现有的星系演化模型相矛盾。

但是不幸的是，这又产生了另一个问题。活跃星系核周围的吸积盘受热后，都会产生强烈的X射线，这是它们的一个标志性特征。而哈佛史密森天体物理研究中心的科学家近日在《天体物理学杂志》上刊文称，几乎所有小红点星系都不产生X射线。

研究人员称，小红点星系的一个关键的特性，就是它们不产生X射线。除了极个别的孤例，无论是单一的，还是堆叠的目标，都没有探测到，或只探测到了极度微弱、没有可信度的信号。

而缺乏X射线信号，直接导致人们对小红点星系本质的认识发生了颠覆性的改变。没有X射线，它们就不可能拥有带吸积盘的活跃星系核；没有吸积盘，小红点极高的亮度就不可能源自超大质量黑洞；不来自超大质量黑洞，那么就只可能来自恒星；只可能来自恒星，那么我们又只能去尝试解释为何早期星系会在如此短的时间内获得如此大的质量，拥有如此多的恒星……而这在现有理论的框架内根本解释不通。

一些科学家想要另辟蹊径。他们坚信小红点的中心有超大质量黑洞，与众不同的是，这些黑洞吸积盘的吸积率处于“超爱丁顿吸积”状态。

超大质量黑洞的吸积过程受到“爱丁顿极限”的制约。“爱丁顿极限”是天体物理学中的一个基本概念，当天体向外的辐射压与向的引力达到平衡后，吸积率就会达到上限，亮度也会达到上限。如果这两个力之中有一个过于强大，天体要么会抛出它的外层，要么就会停止进一步吸积。

“爱丁顿极限”会限制超大质量黑洞继续变大。为了解释这些黑洞为何会在早期宇宙就变得这么大，这些科学家认为这些小红点星系可能会在一段时间内处于所谓的“超爱丁顿吸积”状态。处于该种状态的黑洞会继续吸积过程，表现得极度明亮，而同时又缺乏X射线的产生。

研究人员称，鉴于韦伯的光谱数据已排除了这些黑洞被高度遮蔽这一最自然的解释，而许多学者认为探测不到小红点星系发出的X射线是因为弱X射线是“超爱丁顿吸积”的固有特征，他们通过叠加钱德拉深空场南天区55个小红点星系合计曝光时间近4亿秒的X射线数据，对该假说进行了验证。

处于“超爱丁顿吸积”状态的黑洞实际上也会产生X射线。但是这些光子会被困在吸积流中。它们会被外流物质和星际风吸收或散射，或被黑洞周围的物质壳遮蔽。因此它们产生的是低能的软X射线。但4亿秒的X射线叠加观测足以探测到它们。

然而他们依然一无所获。

研究人员表示，尽管X射线图像的叠加达到了前所未有的深度，他们依然未能检测到有效信号。所得上限数值足以推翻现行的“超爱丁顿吸积”模型，仅符合极端程度的遮蔽效应。基于这些小红点星系缺乏X射线信号的事实，现在只剩下一种合理解释：我们可能严重高估了这些星系中心的黑洞质量和亮度。而这意味着可能又要推翻之前的所有结论……

所以这些宇宙边缘的小红点究竟是什么呢？至少它们不会是闪着红光的外星人监视器吧。

钱德拉深空场南天区图像中的55个小红点星系。这个宽广的波段，涵盖了软X射线和部分硬X射线，本应能够捕捉到相应信号，但人们却依然一无所获。Sacchi / Bogdan / The Astrophysical Journal

参考

Chandra Rules Out Super-Eddington Accretion For Little Red Dots

https://arxiv.org/abs/2505.09669