我单位学者在“小红点”星系演化研究中取得重要进展

近日，中国科学技术大学物理学院天文学系孔旭教授团队与中国科学院国家天文台邹虎研究员团队合作，在星系演化研究领域取得重要突破。研究团队利用暗能量光谱仪（DESI）的大规模巡天数据，在近邻宇宙中发现了韦布空间望远镜（JWST）“小红点”（Little Red Dots, LRDs）星系的低红移类似物。该发现为解析早期宇宙极端天体的物理本质提供了宝贵的“近邻实验室”，也为理解超大质量黑洞与宿主星系的协同演化提供了全新视角。相关研究成果以“Discovery of low-redshift analogues to little red dots in DESI: A possible later evolutionary stage of compact LRDs”为题，以快报（Letter to the Editor）形式正式发表在国际权威天文学期刊《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics, A&A, 709, L11）。

 自JWST升空以来，天文学家在宇宙大爆炸后不久（红移 z≥4）的早期宇宙中，发现了一批体积异常致密、光学呈现红色的星系，被称为“小红点”。光谱观测显示，这些天体具有奇特的“V型”光谱能量分布，并伴随宽巴尔末发射线，表明其中心存在活跃吸积的超大质量黑洞。然而，与近邻宇宙的观测经验相悖，这些早期“小红点”宿主星系的恒星质量极小，导致其中心黑洞显得异常“超重”，严重偏离了经典的黑洞-星系质量标度关系。这一现象对现有的星系形成与宇宙学模型构成了严峻挑战。由于这些天体距离极其遥远，目前仍缺乏高空间分辨率和多波段的详细观测，其真实物理本质在学界仍存在广泛讨论。

为突破高红移观测的瓶颈，孔旭教授团队开辟了新的研究途径，致力于在低红移宇宙中寻找“小红点”的演化线索。团队对DESI第一批数据发布（DR1）中近1800万个天体光谱进行了系统性筛选，最终成功锁定了5个红移在0.2到0.4之间（距今约数十亿光年）的“小红点”类似物。

研究表明，这批近邻天体在形态与光谱特征上，高度复刻了遥远“小红点”的经典表象：极度致密的结构、“V型”连续谱以及宽广的H发射线。然而，对其内部物理性质的进一步分析显示，这些近邻类似物与高红移“小红点”之间仍存在关键差异。发射线诊断分析（BPT图）确证，这5个近邻类似物属于典型的活动星系核（AGN），且其宿主星系具有较高的金属丰度，说明它们已经经历了更成熟的化学演化过程。

更为关键的是，尽管这些近邻类似物的中心黑洞质量与早期“小红点”相当（约一千万至近十亿倍太阳质量），但其宿主星系的恒星质量却比早期宇宙中的同类高出2到3个数量级（即100到1000倍）。这表明，这些低红移的“小红点”类似物完全符合现代宇宙中经典的“黑洞-星系质量标度关系”，已不再具备早期宇宙中普遍存在的“超重黑洞”现象。

针对这一重要发现，研究团队提出了两种可能的科学解释：其一，这可能揭示了“小红点”天体经历演化后的晚期阶段。在漫长的宇宙岁月中，早期被致密气体包裹的黑洞逐渐驱散了周边的气体茧，同时宿主星系通过持续的恒星形成实现了显著的质量增长；其二，高、低红移的“小红点”可能代表了内在物理机制截然不同的两类天体，仅在特定的观测视角或演化阶段呈现出相似的“V型”光谱特征。该研究发现的这批低红移类似物，为天文学界提供了一个极其稀缺的“近邻物理实验室”，有望帮助进一步揭示早期宇宙中黑洞与星系共同演化的物理机制，为最终解开“小红点”星系的演化之谜奠定了重要基础。

中国科学技术大学天文学系博士研究生丁卫宇为该论文的第一作者，孔旭教授与中国科学院国家天文台邹虎研究员为论文的共同通讯作者。该项研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项、唐仲英基金会、“暗物质与暗能量的观测和理论研究”111引智计划的联合资助。