早期宇宙「小紅點」之謎有解，可能是被氫氣繭包住的假想黑洞星
為何宇宙在黎明時分已充滿巨大黑洞，科學家至今仍在努力解釋，而答案可能藏在這個時代一種前所未見的天體：黑洞星。
自 2022 年韋伯太空望遠鏡升空開始拍攝極早期宇宙，幾乎每張深空影像都冒出一種神祕「小紅點」，這些天體數量多到氾濫，在早期宇宙似乎無所不在，但到如今幾乎徹底消失，始終沒人能說清楚它們到底是什麼。
麻省理工學院團隊在篩選韋伯太空望遠鏡拍攝的深空影像時，又在宇宙大爆炸後僅數億年發現一個極其明亮的紅點 MoM-BH*-1，體積與整個太陽系一樣大，釋放能量卻是一般恆星 1,000 億倍，研究人員分析認為該紅點可能既不是黑洞也不是恆星，而是稱為黑洞星（也稱為類星，Quasi-star）的假想天體。
與現代恆星依靠核心核融合提供能量不同，黑洞星的能量源於恆星內部黑洞。
當我們在望遠鏡影像看到顏色極紅的物體，通常會假設它被塵埃包圍，但韋伯望遠鏡新發現的紅點光譜特徵怎麼看都不像單純被塵埃擋住，因為光線於某個波長以下完全消失，這種稱為巴耳末斷裂（Balmer break）的斷崖式訊號，傳統上與存在數億年的恆星大氣層有關。
▲ 韋伯太空望遠鏡拍攝的深空影像常見小紅點特徵天體。
更詭異的是該紅點光譜幾乎偵測不到任何金屬元素訊號（除了氫、氦之外什麼都沒有），團隊開始進行各種模擬，測試哪些天文物理組合能重現該紅點，並提出一個大膽假設；光靠氫氣不靠任何塵埃，能否調出這種顏色？
模擬表明，只要一層極緻密氫氣層就可以，不僅完美解釋深不見底的光譜斷崖，也能解釋為什麼只看得到氫和氦。
但這鍋氫氣被什麼東西「加熱」到能發出比太陽高 1,000 億倍光芒？天文學家腦中只會浮現一個答案：黑洞。
於是團隊將一個正在吸積物質、持續「進食」的活躍黑洞加進氫氣繭模型，反覆調整黑洞質量等參數再比對實際觀測紅點亮度，最接近的匹配結果即為黑洞星。
用一段話總結 MoM-BH*-1 本質，其中心藏著一個質量約太陽 10 萬倍的黑洞，外面則包裹一層與太陽系差不多大、濃密如恆星表面的氫氣「繭」，黑洞本身雖然被氫氣繭擋住看不見，但它瘋狂吸積物質釋放的能量會從內部「點亮」整個氫氣雲。
由於 MoM-BH*-1 附近剛好有一個同時期形成的年輕星系，估計再過 1 億年兩者就會相撞，研究團隊乾脆順手建模併合樣貌，結果發現它與已知深埋在星系中心的小紅點幾乎一模一樣。
像 MoM-BH*-1 這樣的黑洞星很可能就是嬰兒版類星體核心引擎，這項發現有助天文學家釐清超大質量黑洞如何在宇宙誕生後幾億年就長得這麼巨大，以及這些黑洞的誕生時間是否早於孕育它們的星系本身。
新論文發表在《自然》（Nature）期刊。
Mirage or miracle? JWST finds earliest known 'black hole star' at cosmic dawn
Astronomers Discover a Brand-New Type of Object: Part Black Hole, Part Star
Astronomers discover a brand-new type of astrophysical object: A black hole star
（首圖來源：麻省理工學院）