天文学界长期观测到,星系质量与其中心超大质量黑洞(SMBH)质量之间存在相关性。在本地宇宙中,SMBH质量通常仅占星系质量的约0.1%至0.5%。
不过,詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的深红外观测正在促使研究人员重新审视这一经验关系。此前多项JWST结果提示,早期宇宙中的部分星系可能拥有相对宿主更“超标”的黑洞质量,这与传统星系成长图景存在张力。

最新一项基于JWST数据的研究将这一现象延伸至矮星系领域。研究团队报告在两座紧凑矮星系中发现超大质量黑洞候选体,星系分别命名为Pelias与Neleus,红移约为0.71和0.75。研究论文题为《JWST揭示z≈0.7矮星系中两颗超大质量黑洞候选体:将黑洞搜索推进至矮星系领域》,第一作者为奥地利科学技术研究院博士研究员爱德华多·伊阿尼(Edoardo Iani)。该论文已提交至《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics),并已在arXiv预印本平台公开。
研究人员称,两座星系的光谱能量分布(SED)呈现“异常”形态:本征紫外—光学辐射非常蓝,同时在近红外与中红外波段出现陡峭上升趋势。在JWST的NIRISS/NIRSpec覆盖的紫外—光学波段,它们表现得类似低质量、尘埃含量较低且恒星形成活跃的星暴星系,年轻恒星对周围介质产生电离。

但在JWST的中红外仪器MIRI观测中,研究团队发现两座星系存在显著的中红外过量辐射,且其恒星质量无法解释这一信号。论文指出,最自然的解释是星系中心存在被厚尘埃深度包裹的活动星系核(AGN),由热尘埃成分主导中红外辐射。
在对黑洞质量与宿主性质进行估算后,研究团队给出一个引发关注的结果:两座星系中心黑洞的质量占星系质量的比例,上限可达约60%。研究人员强调这是估计的上限,但该结果仍指向一种可能性——即便在中等红移时期,矮星系也可能出现相对宿主质量异常偏大的黑洞。

研究同时报告,尽管AGN通常会产生X射线辐射,但目前并未探测到来自这两处目标的X射线信号。论文认为,这种“缺失”可能意味着吸积过程受到严重遮蔽,或其本征X射线辐射较弱;研究团队并提及这可能与超爱丁顿吸积有关。
作者还指出,Pelias与Neleus的推断恒星质量使其成为已确认AGN宿主中质量最低的星系之一,并位于近期候选AGN宿主矮星系样本的极低质量端。研究团队认为,超爱丁顿吸积阶段被认为能够促进黑洞快速增长,尤其是在低质量星系中;但他们也提示,将本地尺度关系外推到矮星系时,黑洞质量估计可能存在系统性不确定性,从而造成“看似超爱丁顿”的情形。
此外,研究人员讨论了这两座矮星系与近期被识别的“小红点”(LRD)类别之间的潜在联系,理由是其SED形状相似。论文提出,这两座矮星系可能是LRD在较低红移下的类比:AGN被厚尘埃包裹并主导辐射,而宿主星系仍处于组装过程中。
研究团队在结论中表示,Pelias与Neleus显示,在恒星质量约为10^7个太阳质量的星系中,也可能发生快速且被尘埃包裹的黑洞增长。研究人员称,下一步将是寻找更多类似矮星系并开展更深入的多波段观测,包括借助钱德拉等X射线望远镜及未来Athena任务,同时结合JWST/MIRI与ALMA等设施的数据,以评估此类系统的普遍性。更长期而言,罗曼太空望远镜与ELT级地面望远镜有望支持对低质量、被遮蔽AGN的系统性搜索,并解析其内部结构,以检验包埋吸积阶段是否为矮星系演化中的常见路径。
