詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）在早期宇宙探索中取得突破性进展——天文学家通过其观测数据，首次在大爆炸后仅5.7亿年的星系中，发现一个快速增长的超大质量黑洞。这一发现由NASA、欧洲空间局（ESA）与加拿大航天局（CSA）联合支持的研究团队公布，相关成果发表于《自然通讯》期刊，为理解宇宙中首批超大质量黑洞的形成机制提供了关键线索。
研究聚焦的星系编号为CANUCS-LRD-z8.6，属于一类被称为“小红点”（Little Red Dots, LRDs）的遥远天体。这类天体因体积小、距离远且光谱偏红而得名，此前观测中其数量远超预期，成为天文学界亟待破解的谜题。韦伯望远镜的近红外光谱仪（NIRSpec）捕捉到该星系发出的微弱光线，通过分析其光谱特征，研究团队确认其中存在一个吸积物质的超大质量黑洞。该黑洞不仅质量异常庞大，且增长速度远超现有理论预测，挑战了关于早期宇宙中星系与黑洞协同演化的传统认知。
“我们观测到一个来自宇宙黎明时期的星系，它不仅拥有超大质量黑洞，且黑洞的增长速度惊人。”斯洛文尼亚卢布尔雅那大学研究员Roberta Tripodi指出，“这一发现迫使我们重新思考早期宇宙中黑洞与星系的共生关系。”研究团队通过光谱数据发现，星系中的气体被高能辐射高度电离，并围绕中心黑洞快速旋转——这些特征均为吸积黑洞的典型表现。进一步分析表明，该星系尚未形成大量重元素，处于演化早期阶段，但其黑洞质量已远超同阶段星系的预期值。
传统理论认为，超大质量黑洞的质量与其宿主星系规模呈正相关，即星系越大，中心黑洞质量越大。然而，CANUCS-LRD-z8.6的观测结果打破了这一规律：尽管其宿主星系在已知早期星系中已属质量较大者，但中心黑洞的质量仍显著超出预期。这一现象表明，早期宇宙中的黑洞可能以独立于星系的方式加速增长，甚至可能优先于宿主星系形成。“与星系恒星质量相比，该黑洞的质量过大，暗示早期宇宙中黑洞的增长机制可能与后期截然不同。”参与研究的Nicholas Martis博士解释道。
目前，关于超大质量黑洞的起源存在两种主流假说：一是通过早期宇宙中的恒星级黑洞不断吸积物质逐渐增大；二是直接由气体云坍缩形成。CANUCS-LRD-z8.6的发现为这两种理论提供了新的检验场景。研究团队负责人Maruša Bradač教授表示：“这一星系中黑洞的快速增长，引发了关于早期宇宙极端天体形成条件的深入思考。我们计划通过后续观测寻找更多类似案例，以揭示黑洞与星系演化的初始阶段。”
为进一步探究该星系的物理特性，研究团队已规划使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）与韦伯望远镜开展联合观测，重点分析星系中的冷气体与尘埃分布。这些数据将帮助科学家完善对黑洞吸积过程的理解，并厘清早期宇宙中黑洞与星系的能量交换机制。随着韦伯望远镜持续释放观测数据，天文学家有望揭开更多关于宇宙黎明的秘密，重构超大质量黑洞的演化图景。
詹姆斯·韦伯空间望远镜作为人类历史上最强大的太空望远镜，其成功发射与运行得益于国际合作的深度协同。ESA通过阿丽亚娜5号运载火箭提供发射服务，并贡献了NIRSpec光谱仪与中红外仪器MIRI的核心部件。这一项目由NASA、ESA与CSA共同资助，标志着人类在探索宇宙起源领域迈出的重要一步。
