技术进步常常揭示隐藏在现实表面之下的谜题。例如，红外相机帮助人们在十年前发现了毕加索早期杰作之一《蓝色房间》中的一幅隐藏肖像。相机穿透了艺术家覆盖的笔触，揭示了一位优雅而神秘的男士的素描，他戴着领结和三枚戒指，托着下巴。像往常一样，这一发现提出了比解答更多的问题：这位绅士是谁，毕加索为什么要将他的画像埋在厚厚的油彩之下？
美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的红外之眼，这是迄今为止建造的最先进的离地天文台，也揭开了某种神秘的面纱——而且比一位留着胡须的男士更为深刻。这一次，谜团隐藏在古代宇宙中最微弱物体的表面之下。JWST 的远见卓识揭示了早期宇宙中一群神秘星系的存在，这些星系是天文学家以前未知的。就像毕加索的神秘男士一样，这些星系——被称为“小红点”（LRD）的小而发红的斑点——显得奇怪且不合时宜。
JWST 是一架功能强大的望远镜，专门设计用于研究“宇宙黎明”，即早期宇宙中第一批恒星和黑洞诞生的时代。来自那个时代的光到达我们今天时极其微弱，在穿越数十亿光年的漫长旅程后变得黯淡。而且，尽管它最初是紫外线和可见光，但这些物体的光芒已经红移到红外线——这是空间膨胀拉伸光波长穿越宇宙时引起的一种现象。收集这些光，JWST 揭示了比以往任何时候都更微弱和更遥远的星系。而且有点令人惊讶的是，这些星系中的许多星系比任何人预期的都要更红、更紧凑。
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这些小红点激发了全世界天文学家的想象力，因为它们可能对我们理解宇宙演化具有重大意义。但是到目前为止，它们的精确性质以及它们究竟在告诉我们关于早期宇宙的信息仍然不确定。
然而，有些事情是清楚的。大多数 LRD 在相对较短的一段时期内爆发，持续了十亿年，并且大约在大爆炸后 6 亿年开始。在一个诱人的谜团中，除了 JWST 拾取的它们古老的遗迹光之外，今天的宇宙中似乎没有任何它们的踪迹。它们为什么消失了？或者它们变成了什么？它们的突然消失是一个深刻的谜。
它们独特的红色不仅仅是红移的问题；相反，它表明它们在更长、更红的波长处发出了大量光。这是否来自本质上是红色的星系，或者是否来自可以使光线变红的大量尘埃，仍然未知。它们的紧凑性也令人不安：典型的 LRD 的近似半径不超过500 光年，而其中一些的半径可能小于150 光年。我们自己的银河系，在现代“本地”宇宙中，比它大 100 多倍更大！
这就是我们所知道的一切。我们面前的路现在至少分成了两个分支；小红点要么是拥有中心超大质量黑洞的星系；要么是拥有大量恒星的小体积星系。每种解释都有问题。
首先，线索强烈表明，与我们在本地宇宙中看到的所有大型星系类似，这些来自早期宇宙的 LRD 拥有一个中心超大质量黑洞，其质量是太阳质量的数百万到数亿倍质量。我们可以通过它们的光谱来确定它们，光谱是它们发出的光的各个波长或颜色的彩虹状图表。黑洞本身不发光，但落入其中的物质会释放出大量的辐射，发出强光以帮助详细说明其消亡。天文光谱可以指示气体围绕黑洞高速旋转的速度，对抗其巨大的引力场，从而有效地称量黑洞的质量。这种特征——光谱中某些特征的展宽——存在于大多数 LRD 中，表明气体速度为每秒数千公里，正如人们预期的那样，物质螺旋式地走向其在超大质量黑洞附近的末日。
一位艺术家构想的超大质量黑洞，其质量是太阳质量的数百万到数十亿倍，吞噬着旋转的气体和尘埃吸积盘，并产生强大的辐射和粒子喷流。
NASA/JPL-Caltech
然而，黑洞假说也以某种奇异之处为标志。落入黑洞的物质产生的光中，很大一部分是以 X 射线形式出现的。因此，如果小红点包含超大质量黑洞，则应该可以用 X 射线望远镜看到它们。在现代天文学最令人困惑的情节转折之一中，它们不是：迄今为止发现的大多数 LRD 没有显示 X 射线发射的迹象。
而怪异之处还在不断涌现。在附近的宇宙中，深刻的相关性——或标度关系——存在于中心黑洞的质量与其宿主星系中恒星的数量之间。通常，这样一个黑洞的质量大约是其星系恒星总质量的 0.1%——这表明这两个截然不同的天文物体以某种方式共同进化。如果 LRD 包含超大质量黑洞，那么这些黑洞似乎比众所周知的标度关系所规定的要大得多，质量高达其整个星系恒星质量的惊人的40%。这种特殊性可能是确定第一批黑洞如何在 甚至更早的宇宙时代形成的，而即使是 JWST 也几乎无法探测到的关键证据。
如果小红点只包含恒星呢？吞噬物质的黑洞通常比恒星更有效地产生光。因此，为了让恒星单独产生从这些星系观测到的光量，需要大量的恒星。想象一下将相当于银河系的恒星挤压到一个半径比我们熟悉的家园螺旋星系小 100 倍的体积中。如果我们放置一个以太阳为中心且半径为 4.24 光年的球体，它将仅包含另一颗恒星：比邻星。放置在其中一个 LRD 中的同一个球体平均将包含超过一百万颗恒星。“满天繁星”这首歌在那里将获得全新的含义。
那么，这些神秘的幽灵在宇宙黎明破晓之际如此接近，它们到底是什么呢？事实是，我们还不知道。未来使用 JWST 的调查，特别是在红外线更长的波长下，以探测中心超大质量黑洞周围尘埃结构的发射，可能会有所帮助。此外，更深层的 X 射线观测——也使用下一代高分辨率 X 射线天文台，例如拟议的 AXIS——有望探测到来自 LRD 的高能光子。
就像毕加索戴着领结的神秘绅士一样，这些神秘的物体似乎居住在一个另类现实中，这个现实讲述了宇宙历史中一个未探索章节的故事。随着时间的推移，天文学家将把它们与我们目前对宇宙机制的理解协调起来。然而，目前，我们仍然感到敬畏，并寻找答案。
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