韋伯太空望遠鏡觀測到宇宙小紅點：超大質量黑洞幼年版

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡首年服役有項出乎意料的發現：遙遠的宇宙有大量微弱「紅色小點」，可能改變對超大質量黑洞起源的理解方式。研究成果刊登於《天文物理學》期刊（Matthee et al. 2024）。

韋伯太空望遠鏡在宇宙某小區域發現一群小紅點，哈伯太空望遠鏡無法區分與普通星系的差別。這些微弱小紅點是極大質量黑洞的較小版，可能改變對黑洞形成的理解。研究這些小紅點的結果可能使我們更接近解答天文學最重要的難題之一：根據目前模型，早期宇宙超大質量黑洞成長「太快」了，它們是如何形成的？

天文學家一致認為幾乎每個大型星系中心都有一個超大質量黑洞，但非所有超大質量黑洞都長一樣。銀河系中心大質量黑洞就像沉睡火山，但有些超大質量黑洞透過吞噬天文等級物質迅速成長，故非常明亮，以至於可從地球觀測到。超大質量黑洞稱為類星體，是宇宙最明亮的物體之一，但有些類星體過於龐大，考慮到這些類星體的宇宙年齡，質量太大了，稱之為「問題類星體」。如果考慮類星體最大增長速率來自物理學一般定律，有些類星體看起來似乎長得比可能速率還快，就像5歲小孩身高有200公分，有些地方不太對勁。超大質量黑洞是否可能增長得比最初認為更快，或形成方式不同？

▲ 韋伯太空望遠鏡近紅外攝影機拍攝，放大可看到活躍超大質量黑洞的「問題類星體」（綠框）。新超大質量黑洞質量達100億顆太陽質量。也捕捉到小點狀紅色物體（紅框），幾乎每張深度曝光韋伯太空望遠鏡影像都可看到幾個這種物體，其光線也是超大質量黑洞供能。但這些黑洞質量比問題類星體小百至千倍，且因塵埃密布故呈紅色。

團隊辨認韋伯望遠鏡觀測的影像顯示為小紅點的一群物體，證明這些物體是超大質量黑洞。確定這些「小紅點」物體是超大質量黑洞的關鍵，是檢測到有寬譜線輪廓的Hα光譜發射線。Hα光譜線是可見光的深紅色譜線，氫原子加熱時發射。光譜的寬度和以追蹤氣體的運動，Hα光譜線底部越寬，氣體速度越高，故光譜告訴我們正在觀察非常小的氣雲，以極快速運動，並繞著超大質量黑洞等非常龐大的物體運行。

但這些小紅點並非過度龐大，更像「幼年類星體」，質量為一億到一億太陽質量。此外看起來是紅色的，因充滿塵埃，遮蔽黑洞並使顏色變紅。最終從黑洞流出的氣體會穿透塵埃包層，並從小紅點演化成巨人。團隊認為，小紅點是超大質量黑洞的小型紅色版，是問題類星體出現前階段。更詳細研究這些過度龐大的超大質量黑洞幼年版，讓我們更能理解問題類星體如何形成，但只算掀開序幕，夜空可探索區域等於伸直手臂時食指指甲面積二十分之一而已。