在浩瀚宇宙的探索中，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡又立新功。它于宇宙深空捕捉到一批特殊天體——體積微小卻異常明亮的“小紅點(diǎn)”。這些天體不僅數(shù)量可觀(guān)，結(jié)構(gòu)緊密，其醒目的紅色外觀(guān)更是與以往發(fā)現(xiàn)的星系截然不同，引發(fā)了天文學(xué)界的廣泛關(guān)注與諸多猜測(cè)。

長(zhǎng)期以來(lái)，“小紅點(diǎn)”為何如此之紅一直是困擾天文學(xué)家的難題。此前，傳統(tǒng)理論模型多認(rèn)為，大量星際塵埃對(duì)“小紅點(diǎn)”發(fā)出的光線(xiàn)產(chǎn)生“紅化”作用，就如同晚霞和朝霞因散射原理而呈現(xiàn)出絢爛色彩。然而，隨著觀(guān)測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡的精確觀(guān)測(cè)結(jié)果顯示，“小紅點(diǎn)”中的塵埃含量極低，這一發(fā)現(xiàn)使得傳統(tǒng)理論面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

華中科技大學(xué)物理學(xué)院天文學(xué)系吳慶文教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，針對(duì)這一難題展開(kāi)了深入研究，并創(chuàng)新性地提出了新的物理機(jī)制來(lái)解釋“小紅點(diǎn)”的紅色成因。研究團(tuán)隊(duì)將目光聚焦于星系中心超大質(zhì)量黑洞的吸積過(guò)程。他們發(fā)現(xiàn)，在宇宙早期，“小紅點(diǎn)”星系中的黑洞吸積盤(pán)外圍區(qū)域常常處于引力不穩(wěn)定狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，氣體在強(qiáng)烈湍流的作用下被有效加熱，進(jìn)而形成了一個(gè)溫度相對(duì)較低（約2000至4000攝氏度）、處于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)的“外吸積盤(pán)”。這個(gè)“外吸積盤(pán)”輻射出的波長(zhǎng)恰好落在可見(jiàn)光到近紅外波段，這就解釋了“小紅點(diǎn)”本身顏色極紅的原因。

與之相對(duì)的是，黑洞吸積盤(pán)的內(nèi)區(qū)溫度極高，可達(dá)上萬(wàn)攝氏度，其輻射主要集中在可見(jiàn)光到紫外波段。吳慶文教授形象地解釋道：“內(nèi)盤(pán)顏色偏藍(lán)，外盤(pán)顏色極紅，二者共同作用，使得‘小紅點(diǎn)’看起來(lái)如此醒目。而且，由內(nèi)盤(pán)和外盤(pán)共同構(gòu)成的整體輻射，形成了一個(gè)‘V’字形光譜能量分布結(jié)構(gòu)，其拐折特征與詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)幾乎完全吻合。”

這一研究成果不僅為“小紅點(diǎn)”的紅色成因提供了合理解釋?zhuān)€為研究星系和黑洞的早期演化提供了關(guān)鍵線(xiàn)索。研究進(jìn)一步表明，在宇宙早期，一些質(zhì)量較小的星系可能僅在中心形成了超大質(zhì)量黑洞與核區(qū)恒星團(tuán)，而星系大尺度的恒星形成活動(dòng)相對(duì)較弱，因此人們觀(guān)測(cè)到的主要是星系核心區(qū)域。隨著數(shù)十億年的時(shí)間推移，星系逐漸成長(zhǎng)壯大，核區(qū)恒星誕生和死亡過(guò)程中形成的大量塵埃，逐漸覆蓋了原本的黑洞外盤(pán)，使得“小紅點(diǎn)”逐漸演變成普通星系。這一發(fā)現(xiàn)，讓我們對(duì)宇宙中星系和黑洞的演化過(guò)程有了更為深入的認(rèn)識(shí)。