新聞?dòng)浾?李碗容
2月5日，《Nature Astronomy》（《自然·天文學(xué)》）期刊在線發(fā)表了華中科技大學(xué)物理學(xué)院天文系吳慶文教授團(tuán)隊(duì)題為“Composite spectrum of Little Red Dots from a standard inner disk and an unstable outer disk”的研究論文，該論文揭秘宇宙“小紅點(diǎn)”起源，早期黑洞謎題迎來重要突破。博士生張辰軒為第一作者，吳慶文教授為通訊作者，華中科技大學(xué)張華年副教授、北京大學(xué)何子山教授和呂兵博士、浙江大學(xué)曹新伍教授和吳建成博士、中國科學(xué)院高能所王建民研究員、武漢大學(xué)范霄博士參與相關(guān)工作，其中呂兵、吳建成和范霄均為課題組畢業(yè)博士生。
詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope）是目前人類最強(qiáng)大的空間天文望遠(yuǎn)鏡，其最重要的科學(xué)目標(biāo)就是捕捉宇宙黎明時(shí)期形成的第一代恒星和第一代星系發(fā)出的微弱光線，從而窺探宇宙演化歷史。近日，詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一批被天文學(xué)家昵稱為“小紅點(diǎn)”的神秘天體，這一發(fā)現(xiàn)引發(fā)了國際天文學(xué)界的廣泛關(guān)注和討論。這類“小紅點(diǎn)”天體具有一系列令人費(fèi)解的特征：數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)致密、顏色極紅、黑洞巨大。此外，這類天體在宇宙大爆炸后數(shù)億年出現(xiàn)，十幾億年后又神秘消失。這些特征對(duì)現(xiàn)有星系和黑洞理論提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
詹姆斯韋布望遠(yuǎn)鏡觀測到的小紅點(diǎn)星系
小紅點(diǎn)星系極其致密，比普通星系小上千倍。類星體和小紅點(diǎn)可能都是超大質(zhì)量黑洞活動(dòng)引起，但類星體較藍(lán)而小紅點(diǎn)極端偏紅。
華中科技大學(xué)吳慶文教授團(tuán)隊(duì)提出了解釋小紅點(diǎn)的全新物理機(jī)制。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)黑洞吸積盤外區(qū)是引力不穩(wěn)定的，氣體在湍流作用下加熱，溫度約為2000-4000度，正好輻射在近紅外到光學(xué)波段，這可以非常自然地解釋為什么這些星系看起來如此之“紅”，而無需借助大量塵埃的“紅化”效應(yīng)。黑洞吸積盤內(nèi)區(qū)溫度可達(dá)上萬度，輻射在光學(xué)到紫外波段。內(nèi)盤和外盤一起形成了一個(gè)完美的“V”型能譜結(jié)構(gòu)，與觀測幾乎完全一致。
這一理論不僅為理解“小紅點(diǎn)”的神秘特性提供了自洽且優(yōu)美的物理解釋，也為人類認(rèn)識(shí)宇宙極早期星系與黑洞演化提供了全新物理圖像。
黑洞吸積內(nèi)盤溫度上萬度，一般輻射在光學(xué)到紫外波段（類星體較藍(lán)的原因），外部準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)吸積盤溫度在2000-4000度，輻射在近紅外到光學(xué)波段（小紅點(diǎn)極紅的原因）。
數(shù)十億年后星系逐漸長大，星系不再致密，核區(qū)極端環(huán)境中恒星死亡產(chǎn)生大量塵埃，逐漸覆蓋了原黑洞外盤，就完成了小紅點(diǎn)到普通星系的過渡。
本文研究工作主要得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（NSFC：12533005，12233007）以及中國載人航天工程-空間站巡天望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目支持。
