詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡在探測宇宙深空時(shí)發(fā)現(xiàn)的一批很小的明亮紅色天體，被稱為“小紅點(diǎn)”。它們數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)致密、顏色極紅，不同于以前發(fā)現(xiàn)的星系，一直令天文學(xué)家費(fèi)解。

“小紅點(diǎn)”為何那么紅？華中科技大學(xué)物理學(xué)院天文學(xué)系吳慶文教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了解釋“小紅點(diǎn)”的物理機(jī)制，即星系中心超大質(zhì)量黑洞吸積盤外圍輻射波長正好落在可見光到近紅外波段，由此說明“小紅點(diǎn)”本身就很紅，而非星際塵埃的“紅化”效應(yīng)。相關(guān)研究成果5日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然-天文學(xué)》。

詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡觀測到的“小紅點(diǎn)”。（受訪團(tuán)隊(duì)供圖）

“為了解釋‘小紅點(diǎn)’光譜特征，傳統(tǒng)理論模型大多假設(shè)存在大量塵埃對(duì)其光線進(jìn)行‘紅化’，類似晚霞和朝霞形成相關(guān)的散射原理。但現(xiàn)有望遠(yuǎn)鏡的精確觀測卻顯示，這些天體中塵埃含量極低，使得現(xiàn)有理論面臨挑戰(zhàn)?！眳菓c文說。

研究團(tuán)隊(duì)聚焦星系中心超大質(zhì)量黑洞的吸積過程，提出在宇宙早期這些“小紅點(diǎn)”星系中，黑洞吸積盤的外圍區(qū)域通常處于引力不穩(wěn)定狀態(tài)，氣體在強(qiáng)烈的湍流作用下被有效加熱，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”，輻射波長正好落在可見光到近紅外波段。而黑洞吸積盤的內(nèi)區(qū)溫度極高，可達(dá)上萬攝氏度，輻射主要集中在可見光到紫外波段。

受訪團(tuán)隊(duì)提供的黑洞吸積盤概念圖。

“內(nèi)盤較藍(lán)，外盤極紅，所以看起來那么紅。由內(nèi)盤和外盤共同構(gòu)成的整體輻射，恰好形成了一個(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)際觀測數(shù)據(jù)幾乎完全吻合?！眳菓c文解釋說。

研究結(jié)果進(jìn)一步表明，宇宙早期有些質(zhì)量不大的星系可能僅中心形成了超大質(zhì)量黑洞與核區(qū)恒星團(tuán)，星系大尺度恒星形成也許較弱，因此人們只看到了星系核心區(qū)域。數(shù)十億年后，隨著星系逐漸長大，核區(qū)恒星誕生和死亡形成大量塵埃，逐漸覆蓋了原黑洞外盤，從而完成“小紅點(diǎn)”到普通星系的過渡，這為揭示星系和黑洞早期演化提供了關(guān)鍵信息。

來源：北京日?qǐng)?bào)客戶端

作者: 熊翔鶴 侯文坤

發(fā)布于：北京