韦布空间望远镜(JWST)投入使用以来,天文学家在遥远的宇宙里发现了一类奇怪的东西:它们个头极小,颜色偏红,像一粒粒红色的芝麻点在深空的黑幕上。天文学家给它们起了个直白的名字,叫“小红点”(Little Red Dots,LRD)。
小红点被认为是正在疯狂吞吃周围物质、快速长大的黑洞。它们存在于宇宙诞生后不久的年代,距今超过120亿年。发现它们让天文学家既兴奋又困惑:兴奋是因为终于在早期宇宙里逮到了黑洞增长的现场,困惑是因为这些黑洞长得也太快了。
今天的宇宙里,每个星系中心都蹲着一个超大质量黑洞,重量从几百万到几十亿个太阳不等。它们是怎么在宇宙历史的早期就胖到这种程度的,一直没有令人满意的解释。有一种可能是黑洞之间互相合并,两个变一个,体重直接翻倍。但要验证这个猜想,得先找到正在靠近、即将合并的黑洞对。
问题在于,小红点本身就已经够小了。如果两个小红点挨得很近,在望远镜的图像上就会糊成一团,看起来和一个稍微复杂一点的单独天体没什么区别。
问题出在找的方法上。
过去的分析方法是看一个天体整体的亮度和颜色,这种粗粒度的办法恰好会把紧挨着的一对当成孤立的一个。
日本东京大学卡弗里宇宙物理学与数学研究所(Kavli IPMU)的研究生田中匠(Takumi Tanaka)带领的团队(成员包括约翰·西尔弗曼教授)换了个思路。他们不再看天体的整体颜色,而是把韦布拍摄的高分辨率红外图像拆到像素级别,逐个像素检查颜色。这样一来,如果一团光斑的不同部分各自呈现出小红点的特征色,就说明里面藏着不止一个。
用这种“逐像素选色”的方法重新筛查韦布的图像后,研究团队从中找到了4对双小红点。每一对里的两个小红点紧紧挨在一起,彼此间距从几千光年到几万光年不等。作为参照,银河系的直径大约10万光年,也就是说,这些黑洞对之间的距离,比银河系的宽度小得多。
它们的年代也相当集中,全都来自约125亿到128亿年前的宇宙。
但两个天体在图像上离得近,不一定真的靠得近。也有可能一前一后,一个离我们近一些、另一个远一些,只是恰好排在同一条视线上。为了排除这种巧合,研究团队根据这片区域里小红点的数量和分布,计算了随机情况下出现如此近距离配对的概率。结果显示,4对全都是视线巧合的可能性极低。这意味着小红点很可能会在几千光年的尺度上扎堆出现,它们之间存在真实的物理关联。
这个发现直接指向了一个诱人的图景:在早期宇宙里,星系合并被认为能把大量气体推向中心,喂给那里的黑洞,驱动它们高速增长。如果每个小红点里都包含一个正在长大的黑洞,那么随着两个小红点所在的星系进一步靠近,黑洞本身最终也可能合并。两个胖子变成一个更胖的,这或许就是超大质量黑洞在宇宙早期迅速膨胀的关键机制之一。星系的合并和黑洞的快速成长,很可能就是同一场大戏的上下半场。
如果这类合并真的普遍存在,未来的引力波探测器有可能捕捉到它们碰撞时发出的时空涟漪。
这项研究8月31日发表在日本《天文学会欧文研究报告》(Publications of the Astronomical Society of Japan)上。接下来,团队打算用同样的逐像素方法在更大的样本里筛查,统计出早期宇宙里有多大比例的黑洞正在结对。这个比例一旦测出来,就能回答那个悬了很久的问题:宇宙中心那些庞然大物,究竟有几分是撞出来的。
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图一:韦布空间望远镜拍摄的双小红点伪彩色红外图像,由波长1.5微米、2.8微米和4.4微米的滤光片图像合成。右下角白线标尺代表约5000光年,图源:COSMOS-Web / Tanaka图二:逐像素选色方法示意图。研究团队不再看天体整体颜色,而是逐个像素检查,从而识别出被当作单一天体的双小红点,图源:Publications of the Astronomical Society of Japan (2026). DOI: 10.1093/pasj/psag092图三:韦布空间望远镜拍摄的单个小红点伪彩色红外图像,由波长1.5微米、2.8微米和4.4微米的滤光片图像合成。右下角白线标尺代表约5000光年,图源:COSMOS-Web / Tanaka图四:小红点在天球上角间距的直方图。假设随机分布,发现本研究中观测到的如此小角间距的小红点配对的概率极低,图源:Publications of the Astronomical Society of Japan (2026). DOI: 10.1093/pasj/psag092
信源:"Four 'Little Red Dot' pairs hint at black hole mergers in early universe." Phys.org, edited by Lisa Lock, 31 Aug. 2026



