北京时间10月8日，国际顶级天文学期刊《自然·天文学》（Nature Astronomy）在线发表了由华中科技大学物理学院天文系张华年副教授和吴庆文教授团队领衔，联合北京大学、中国科学院高能物理研究所等多家机构完成的一项重要研究成果，博士生张辰轩为第一作者。该研究利用詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）的观测数据，基于较大的光谱确认样本，研究了“小红点”（Little Red Dot, LRD）的周边环境与暗物质晕特征质量随红移的变化，为理解这类天体的起源及其在宇宙20亿年后的“消失”之谜提供了关键线索。

JWST望远镜为探索宇宙黎明时期的星系和黑洞提供了新窗口。在JWST发现的众多遥远天体中，发现了一类颜色偏红的致密天体，这类全新天体被昵称为“小红点”。它们大多出现在宇宙年龄约8亿至20亿年（红移约3-7）时期，结构十分紧凑，甚至在极高分辨率的JWST图像中也基本难以分辨其形态。其光谱能量分布呈特殊的“V”型，即紫外部分偏蓝、光学部分明显偏红。许多“小红点”还具有通常与黑洞吸积活动相关的宽巴耳末发射线，但在X射线和射电波段却十分暗弱，这些特征引发国际天文学界对其本质的极大争议。目前普遍认为，它们可能对应宇宙早期超大质量黑洞的活动，属于星系和黑洞演化的早期阶段。最让天文学家费解的是：这些“小红点”在宇宙早期（z>3）大量存在，但到了宇宙年龄约20亿年（z<3）之后，却几乎完全消失，这是目前最令人困惑的重大天文疑难之一。

为解开这一谜题，研究团队选取了近100个光谱确认的“小红点”，测量了它们所处的大尺度环境，并与同期的普通星系进行了对比。研究发现，在宇宙极早期，“小红点”星系并非像普通星系或明亮类星体那样聚集在物质密集的区域，而是更倾向于‘独居’在密度较低的环境中。然而，随着宇宙演化到z~3，这些“小红点”所处的环境逐渐和普通星系类似。

研究团队进一步通过交叉相关分析，测量了“小红点”所处的暗物质晕质量。结果显示这些天体的暗物质晕质量在宇宙早期经历了快速生长：从z~6.5时的约100亿倍太阳质量，迅速增长到z~3.5时的约2000亿倍太阳质量，也逐渐接近普通星系的暗物质晕质量水平（如示意图）。这意味着，“小红点”并非一类永恒不变的特殊天体，而是星系演化过程中的一个短暂阶段。随着暗物质晕质量增长，星系逐渐长大，其物理性质也逐渐向普通星系趋同，最终在光学波段不再表现为致密的小红点。

该研究首次从大尺度环境和暗物质晕质量演化的角度，解释了为什么这类特殊星系在红移3以下几乎完全消失，也为理解早期宇宙中超大质量黑洞与宿主星系的共同演化提供了新视角。这项研究告诉我们，宇宙早期的星系演化可能比我们想象的更加多样和动态。随着未来更多JWST观测数据和下一代地面巡天设备的投入使用，有望更清晰地描绘出从“小红点”到普通星系的完整演化链条。

此项研究是该团队继年初在“小红点”星系物理性质取得重要突破之后获得的又一次重要进展。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、青年项目以及中国载人航天工程空间科学项目的资助。

小红点星系环境与暗物质晕演化示意图。在宇宙几亿年时，小红点星系处在低密度环境中，暗物质晕相对较小。在宇宙20亿年左右，其环境和暗物质晕质量逐渐和普通星系相似，很多性质都向正常星系靠拢。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41550-026-03001-6