這些微小的紅點是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）發現的神秘物體，可能是大質量黑洞的溫床，這些黑洞不是由恆星塌縮形成的，而是直接從大型氣體雲中出現的。
如果真是這樣，那麼它不僅可以解開小紅點本質之謎，還可以揭開另一個謎團。 約翰·韋斯特 自 2022 年開始運營以來。這是發現大量 超大質量黑洞 早在大爆炸後 5 億年。
如果超大質量黑洞合併從“重種子”開始，這個問題就可以得到解決，“重種子”是原始氣體雲內極其密集的區域塌陷時產生的直接塌縮的黑洞。這與“光種子”形成鮮明對比，“光種子”是在恆星生命終結並爆炸為超新星時形成的，留下恆星質量。 黑洞
重種子不僅可以消除啟動這一合併過程的黑洞的質量限制，而且還可以使其在第一代大質量恆星生存和死亡之前開始。
“所有星系的中心都可能存在一個超大質量黑洞，其起源代表了現代天體物理學的前沿謎團之一。超大質量黑洞形成的理論途徑是直接坍縮，”日內瓦大學研究小組負責人埃利亞·森西告訴Space.com。 “在這種情況下，黑洞是在一顆短命的超大質量恆星塌陷後形成的，而這顆恆星又是由原始氣體塌陷到恆星中心而形成的。 暗物質 滿足一系列嚴格標準的光環。這些標準主要涉及避免形成氫分子，氫分子可以有效地高水平冷卻氣體。 紅移有利於較小恆星的形成。 ”
森西解釋說，這些微小的紅點是奇怪的光源，主要出現在宇宙年齡不到 10 億年的時候。它們是通過 JWST 進行的河外深度調查發現的，它們呈紅色且極其緊湊，因此得名。
這些微小的紅點之所以不尋常，還有很多其他原因，從它們發出的光的模式、光譜到它們的物理特性，以及它們在宇宙 138 億年的歷史中很早就消失的事實。
“對這些物體的一個流行解釋是，我們看到了來自早期宇宙的大量微弱的大質量黑洞，周圍環繞著非常稠密的氣體和 星星 我們無法用以前的儀器檢測到”，Cenci 說。
森西和同事在對早期宇宙的宇宙演化進行高分辨率模擬時，將微小的紅點和直接塌縮的黑洞聯繫起來。
森西說：“我們的結果表明，新形成的直接塌縮黑洞自然與 JWST 檢測到的神秘小紅點推斷的整體豐度和關鍵物理特徵相匹配。” “令人興奮的是，如果未來的研究證實了我們提出的與直接坍縮黑洞的聯繫，那麼小紅點可能代表著更大質量黑洞誕生的第一個直接觀測證據。 宇宙。
“我們將第一次擁有真正的實驗室來了解巨型黑洞形成的條件。”
超大質量黑洞可能始於小紅點
森西解釋說，直接塌縮黑洞的優點是它們可以充當黑洞形成的所謂重種子。這意味著它們已經可以是數万到100萬倍 太陽的質量 當它們形成時，與恆星死亡形成的黑洞不同，黑洞的質量受到祖恆星質量的限制。
這為超大質量黑洞的生長提供了重要的先機。
森西說：“與較輕的黑洞種子相比，它們可以在大爆炸以來我們在短時間內觀察到的超大質量黑洞中更容易生長，至少從天文學角度來看是這樣。”
日內瓦大學的研究人員還解釋了為什麼在當地的現代宇宙中沒有發現直接塌縮的黑洞及其孕育室，稱必要條件包括不存在比氫和氦更重的元素。當這些恆星到達生命終點並爆炸為超新星時，由恆星形成並播種到星系中的元素就會被釋放出來。
“為了形成直接塌縮的黑洞，氣體在以整體方式塌縮的過程中不能形成恆星。因此，它們的‘育苗’環境必須是原始的，既不會形成較重的分子，也不會被恆星演化產生的重元素污染，”岑奇說。 “實際上，這些條件只有在早期宇宙中才有可能。”
小紅點最令人好奇的方面之一是，它似乎在大爆炸後約 15 億年從宇宙中消失——或者，正如森西等天文學家所描述的，在紅移 z~6 左右。她認為，如果這些微小的紅點是直接塌縮形成黑洞的中心，那麼這種消失就可以解釋。
“在z~6之後，恆星演化和反饋等過程的非線性相互作用將使光環成為不適合形成直接塌縮黑洞的環境，受到更嚴重的重元素污染，並且經歷不那麼強烈的氣體流入，這將有利於整體塌縮的場景，”森西說。 “z~6之後新生直接塌縮黑洞數量的下降是決定這些物體形成位置的標準的自然結果。”
森西解釋說，觀測證據證實小紅點是直接塌縮黑洞的孕育所，這需要具有更高分辨率和更完整光譜覆蓋範圍的天文數據。這將對黑洞和小紅斑星所扮演的角色的重要性施加額外的限制，並確認其緻密氣體儲層的動力學和物理狀態。在此之前，她和她的團隊將繼續模擬早期宇宙的條件，以更好地理解這種可能的關係。
“我們正在運行大量高分辨率模擬，以測試許多不同形成條件對直接塌縮黑洞的影響，”“我們的工作將側重於在宇宙學背景下理解和表徵直接塌縮黑洞的數量，我們一定能夠提供進一步的見解，以了解我們可以在多大程度上將紅黑洞與直接塌縮聯繫起來。”
該團隊的研究發表在期刊上 皇家天文學會月度通知。
