詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）以观测大爆炸后不久的早期星系为目标，帮助研究人员追溯宇宙在最初阶段的演化。韦伯望远镜在对准早期宇宙开展观测后，识别出一类此前未被明确归类的明亮红色天体源，被称为“小红点”（Little Red Dots，LRDs）。

LRDs最初被部分天文学家视为大规模恒星形成区域，但这一解释与常用宇宙学模型存在张力：相关模型通常认为，大质量星系难以在大爆炸后不到10亿年内形成。随后，LRDs也被提出可能与类星体有关，即由超大质量黑洞（SMBH）驱动的明亮星系核，但这同样面临时间尺度问题——在传统框架下，超大质量黑洞也难以在如此早期迅速形成。

在一篇发布于arXiv预印本平台的论文中，由哈佛大学团队牵头的研究人员提出，LRDs可以通过“直接塌缩黑洞”（Direct Collapse Black Holes，DCBHs）的情景得到解释。论文题为《小红点是直接塌缩黑洞》，目前正接受《Nature》期刊审稿。

该研究由哈佛-史密森天体物理中心（CfA）及哈佛大学黑洞计划（BHI）的工作人员天体物理学家Fabio Pacucci领衔，合作者包括意大利比萨高等师范学校宇宙学教授Andrea Ferrara，以及科尔比学院物理与天文学副教授Dale D. Kocevski。

研究团队采用辐射-流体动力学（RHD）模拟，旨在刻画DCBH在吸积过程中的辐射特征。论文指出，DCBH被认为可由早期宇宙中的冷氢气体云直接塌缩形成，这一路径不同于传统设想的“由大质量恒星坍缩产生黑洞种子、再经长期吸积与并合增长”的过程。传统路径常与理论上的第三代恒星（Population III）相关，这类恒星主要由氢和氦构成，几乎不含重元素。

研究人员在文中提到，若从恒星质量黑洞种子出发，按常规增长速率要在有限时间内达到数百万乃至数十亿个太阳质量存在困难，从而形成理论与观测之间的矛盾。Pacucci在邮件中表示，直接塌缩黑洞理论的关键在于“以大质量诞生”，从而绕开早期宇宙中黑洞快速长大的时间瓶颈。

在模拟中，团队同时追踪气体落入黑洞的过程，以及黑洞辐射对周围环境的反馈作用。Pacucci称，这种相互作用会自然形成极其致密的环境，高能辐射被吸收并再处理为紫外和可见光，经过红移后以红外波段被韦伯望远镜观测到。研究团队将模拟结果转化为“模拟观测”后表示，其与韦伯望远镜关于LRDs的数据表现出高度一致。

论文称，模拟能够再现LRDs的多项观测特征，包括微弱的X射线辐射、金属与高电离谱线的存在、缺乏恒星形成特征、数量及红移演化趋势，以及由辐射压力驱动的长期可变阶段。研究还指出，包围黑洞的致密气体云可解释LRDs的高度紧凑性，并说明其相对于可能的恒星成分为何显得“过于庞大”。

Pacucci表示，相关模型在一个自洽框架内解释了LRDs的多项“令人困惑的特性”，并称韦伯望远镜的核心科学目标之一正是识别最早期黑洞并揭示其形成机制。研究团队认为，这些结果意味着韦伯望远镜可能正在观测到通过直接塌缩形成、并成长为大质量黑洞种子的阶段。

研究人员在论文中强调，韦伯望远镜对早期宇宙的新观测正在推动对既有模型的检验与完善，而LRDs的物理起源仍将依赖后续观测与研究进一步确认。