韦布望远镜发现4组“红色小点”近邻：早期宇宙黑洞或正走向合并

一种“按像素找颜色”的方法，找到了以往容易被忽略的配对

天文学家在詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）的红外图像中发现了4组“红色小点”（Little Red Dots，简称 LRD）候选配对。LRD 是韦布望远镜在早期宇宙发现的一类体积紧凑、颜色偏红的遥远天体，许多研究将它们视为处于快速成长阶段的活动星系核或黑洞候选体，但其真实物理性质仍存在争议。81

这项研究的关键在于新的图像分析方式：研究人员不是只根据一个天体整体的亮度和形状进行筛选，而是逐个像素分析红外颜色。这样一来，即便两个红色核心彼此非常接近、在常规方法中可能被合并成一个目标，也有机会被拆分出来。8

光谱证据：两组配对很可能确实相互靠近

4组候选配对在 COSMOS-Web 图像中的角距离约为0.2至1.2角秒。对其中两组，JWST/COSMOS-3D 无狭缝光谱在每组的两个成员中都探测到了观测波长相同的发射线。8

如果将这些高等效宽度、宽展的发射线解释为氢α（H-alpha）线，两组配对的共同红移分别为5.822和5.464。这一结果支持它们是处在同一物理系统中的近邻，而不是两个彼此无关、只是碰巧沿同一视线排列的天体。8

根据这些光谱红移，两组系统的投影间距约为1.64和7.36千秒差距，分别相当于约5300光年和2.4万光年。我们今天看到的光，来自约125亿至128亿年前——也就是大爆炸后相当早的宇宙阶段。8

统计结果排除了“只是巧合”的简单解释

研究人员还把观测结果与模拟的随机天体目录进行比较。结果显示，仅靠不同天体在视线方向上的偶然重叠，难以解释这些极小的间距。推断出的 LRD 小尺度聚集程度，约为根据 JWST 大尺度活动星系核相关信号外推结果的20至30倍。8

这意味着，早期宇宙中可能存在一批数量超出预期的紧密 LRD 配对。它们或许是星系和中心黑洞即将发生相互作用、并最终合并的前身，但研究结果还不能等同于“直接看到了正在合并的黑洞”。81

它们会如何帮助解释超大质量黑洞的快速成长？

如果两颗 LRD 中都存在正在吸积物质的黑洞，那么星系相互作用或并合可能把更多气体输送到合并后的中心区域。一方面，黑洞可以通过吸积继续增重；另一方面，黑洞质量在并合过程中也可能合并。多轮并合与吸积结合起来，可能为早期宇宙中形成巨大黑洞提供一条途径。8

这个问题之所以重要，是因为 LRD 常被视为早期超大质量黑洞快速成长阶段的候选标志，但它们为何能在大爆炸后相对短的时间内表现出如此迅速的增长，至今仍没有定论。81

并合并非唯一答案：致密气体也可能在“加速”黑洞成长

另一种重要解释认为，LRD 的快速成长主要由异常高效、持续的气体吸积驱动，而不一定以并合为主。一些模型和光谱研究提出，LRD 可能是被高光学厚度、致密气体包层包裹的活动星系核。这样的气体既能为黑洞提供燃料，也会改变我们看到的红色光谱特征。32

这两种解释并不互相排斥：致密气体可能在并合之前、并合期间和并合之后都维持较高的吸积率。现有证据还无法确定早期黑洞成长中，各种机制分别占多大比例。83

更大样本将检验并合是否普遍

下一步，研究人员可以把逐像素颜色筛选应用到更广、更深的 JWST 巡天数据中，精确测量 LRD 的小尺度配对比例和相关函数，包括：

• LRD 多久会出现一个近距离伴星系或伴随目标；
• 配对比例如何随红移和亮度变化；
• 并合是否普遍到足以成为早期黑洞成长的重要渠道。8

这些测量还可以帮助估算早期黑洞双星的并合率和质量，为未来空间引力波观测任务提供目标与事件率预测，例如激光干涉空间天线（LISA）以及拟议中的分分赫兹引力波探测器。5

因此，目前最稳妥的结论是：这项研究有力地表明，早期宇宙中存在数量异常的紧密 LRD 配对；但它还不是对黑洞最终并合或引力波的直接探测。8