詹姆斯·韦布空间望远镜近期对被称为“小红点”的远古星系进行深入观测，这项研究或将解开长久以来的宇宙谜题：黑洞及其宿主星系究竟孰先孰后？最新的科学发现出乎预料，彻底改变了我们对黑洞演化规律的传统理解。
美国宇航局詹姆斯·韦布空间望远镜的近红外相机捕捉到了一张“小红点”阿贝尔 2744-QSO1的图像，它被阿贝尔 2744星系团（亦称潘多拉星团）的引力透镜效应放大了三重影像。“小红点”这一独特天体类群最初由韦布望远镜在2022年首次发现。天文学家们随即意识到，这可能是一种前所未见的新型星系，其神秘面纱在后续研究中越发浓厚。这类天体在宇宙早期极为普遍，但在宇宙大爆炸约15亿年后却神秘消失。“小红点”远非韦布望远镜带来的唯一宇宙之谜。
这台造价高达100亿美元的太空望远镜，还侦测到数量庞大的超大质量黑洞。这些黑洞在宇宙诞生不到10亿年时，其质量已达到太阳的数百万乃至数十亿倍。这一现象令学术界难以解释，因为根据现有理论，黑洞需要漫长的时间通过吞噬物质和合并才能成长为超大质量黑洞，而10亿年远不足以完成这一过程。
此次针对“小红点”的最新研究提出一个突破性观点：早期宇宙中的超大质量黑洞可能并非从大质量恒星演化坍缩形成的恒星级黑洞逐步壮大而来，而是以某种方式直接诞生。这意味着这类古老的超大质量黑洞无需持续吞噬宿主星系中的大量气体和尘埃来增加质量。因此推断，黑洞的形成先于最终围绕它们而成的星系。
英国剑桥大学研究团队成员罗伯托·迈奥利诺在一份声明中表示：“这是一项重大突破。它颠覆了传统理论，迫使我们重新评估黑洞的形成和演化模型。”该团队的研究成果已于5月27日分别发表在《自然》期刊和《皇家天文学会月报》上。
为得出这一结论，科学家们聚焦于编号为阿贝尔 2744 类星体 1（QSO1）的“小红点”。该天体存在于宇宙大爆炸后约7亿年的时期，其直径仅为1300光年，发出的光线穿越了超过130亿年才抵达地球。
得益于引力透镜效应，QSO1比其他“小红点”更易于观测和研究。
爱因斯坦在1915年首次提出的引力透镜效应指出，当一个大质量天体位于观测者与更遥远背景天体之间时，其引力会使光线弯曲。光线越接近“透镜”天体，偏折程度越大，导致背景天体的影像被放大并可能以不同路径到达地球，造成光线抵达时间不同步。
QSO1就恰好被阿贝尔 2744星系团（又名潘多拉星系团）的引力透镜效应所放大。
美国国家航空航天局詹姆斯·韦布空间望远镜的近红外相机捕捉到的细节图像显示，“小红点”阿贝尔 2744-QSO1最初被研究人员推测其核心是一个质量约为太阳4000万倍的超大质量黑洞，外围包裹着氢、氦气体云。然而，当时学界未能精确测定该黑洞的真实质量。
同为剑桥大学团队成员的弗朗切斯科·德欧杰尼奥解释道：“在此之前，对早期宇宙黑洞质量的所有测算都属于间接推断，依据的是邻近宇宙中黑洞的现有规律。我们无法确定这些规律是否同样适用于遥远的早期宇宙。”
研究团队假设，如果QSO1中心黑洞的质量与初步测算结果一致，那么黑洞强大的引力必然会影响周围气体的运动轨迹。为此，团队利用韦布望远镜的近红外光谱仪，对气体运动状态进行了追踪。观测发现，这些气体围绕一个中心点旋转，其运动模式与太阳系行星绕太阳公转的开普勒运动高度相似。
团队联合负责人、剑桥大学的伊格纳斯·尤奥德扎巴利斯表示：“这一现象有力证明，QSO1的绝大部分质量都集中于中心黑洞。如果该天体主要是由恒星构成，质量分布相对分散，外围气体就不会呈现出如此标准的开普勒旋转特征。”
凭借这一突破性发现，研究团队首次成功直接测算了QSO1中心黑洞的质量。
迈奥利诺评价：“这是一项具有里程碑意义的成果。人类首次在宇宙诞生10亿年内直接测量出黑洞的质量，并且实测结果与此前通过间接方法推算的数据相吻合。”
测算结果显示，该超大质量黑洞的质量相当于5000万个太阳，占整个“小红点”天体总质量的66%。这一比例远超邻近宇宙中黑洞与宿主星系的质量比值达数千倍。
这一数据也进一步证实：该黑洞不可能由恒星坍缩形成，也并非通过持续吞噬周边星系物质缓慢壮大。它自诞生之初便是一个巨型黑洞，随后星系物质才逐渐在其周围聚集并演化成型。
目前，QSO1中心黑洞仍存在诸多未解之谜，其具体的形成机制是核心疑问。研究团队推测，它可能由一大团巨型气体尘埃云坍缩形成的“重黑洞种子”演化而来；也有可能是在宇宙大爆炸的最初阶段，通过某种尚不为人知的过程直接诞生。
研究团队基本确定，在早期宇宙的“小红点”天体群中，像QSO1这样的黑洞并非孤例。目前，科学家们正在观测其他“小红点”，以验证它们是否也都拥有巨型黑洞，并且星系正处于围绕黑洞逐步形成的阶段。