【导语】
天文学家利用美国宇航局（NASA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）联合研制的詹姆斯·韦伯空间望远镜，在早期宇宙中发现一个质量异常巨大的黑洞，其形成时间似乎早于所在星系。这一发现被研究团队认为对现有超大质量黑洞起源模型提出了挑战。
早期宇宙中的“小红点”QSO1
观测对象Abell 2744-QSO1（简称QSO1）是一个典型的“小红点”天体，存在于大爆炸后约7亿年。其直径仅约1300光年，但其光线已在宇宙中传播逾130亿年。
QSO1位于星系团Abell 2744的视线后方，受到该星系团的引力透镜效应放大，不仅亮度得到增强，还在天空中出现三重成像，出现在三个不同位置。这一效应使得天文学家得以比研究其他多数“小红点”更详细地分析该天体的性质。
剑桥大学天文学家Roberto Maiolino表示，这一目标的发现和测量结果促使研究人员重新审视黑洞形成和增长的经典理论框架。
黑洞质量占系统总质量约三分之二
对QSO1的初步分析显示，其主要辐射来自围绕中心黑洞旋转的氢、氦气体云。研究团队估计，该黑洞质量约为太阳的4000万至5000万倍。
与此前对早期宇宙黑洞质量多依赖间接推断不同，本次研究利用了更直接的动力学方法。团队指出，以往测量通常基于对本地宇宙黑洞性质的类比和假设，而这些假设是否适用于遥远早期宇宙一直存在不确定性。
研究人员使用韦伯望远镜近红外光谱仪（NIRSpec）上的积分视场单元（IFU），绘制出环绕黑洞的氢气运动图谱。通过分析气体旋转速度与其到中心距离的关系，团队发现气体呈现出类似行星绕太阳的开普勒式旋转。
参与研究的剑桥大学研究生Ignas Juodžbalis指出，这种运动形式表明QSO1的大部分质量高度集中在中心黑洞附近。如果质量在系统中分布更为分散，例如存在大量恒星，气体的运动将不会表现出如此规则的开普勒旋转。
由于开普勒运动遵循相对简单的引力规律，研究团队得以利用气体速度直接推算黑洞质量。结果显示，该黑洞不仅质量巨大，且约占QSO1总质量的三分之二。这一比例远高于邻近宇宙中典型星系，其中心超大质量黑洞通常仅占宿主星系总质量的极小部分。
极低金属丰度显示环境“近乎原始”
IFU光谱图进一步显示，QSO1中的气体几乎完全由氢和氦构成，几乎不含氧等较重元素。重元素通常与恒星形成及恒星演化残骸相关。
研究团队测得，QSO1的金属丰度不到太阳的0.5%。论文作者之一、佛罗伦萨大学的Cosimo Marconcini表示，这一结果表明QSO1处于迄今测量到的最原始星系环境之一。
Marconcini称，这是在大爆炸后首个十亿年内对黑洞质量进行的首次直接测量，且与此前基于其他方法得到的质量估计总体一致。
对黑洞起源模型提出新疑问
QSO1中黑洞相对于宿主系统的巨大质量，使研究团队认为，该黑洞不太可能通过大量恒星级黑洞长期合并和吸积逐步增长而成。
Juodžbalis表示，观测结果显示，这一黑洞似乎几乎没有显著的宿主星系，且其形成时间可能早于大规模恒星形成过程。研究团队认为，这为此前理论上提出但尚未证实的“原初黑洞”或“直接塌缩黑洞”提供了观测层面的证据。
研究人员指出，无论QSO1中心黑洞是源自大爆炸后首秒内形成的“重种子”，还是稍后由巨大气体云直接坍缩形成，其特征都表明该黑洞在诞生时已具有相当大的质量，并可能正处于其周围星系结构构建的早期阶段。
研究发表
相关成果已发表于两篇学术论文：
- I. Juodžbalis 等，《高红移小红点中黑洞质量的直接测量》，《自然》（Nature）653卷，1017-1021页，2026年，doi: 10.1038/s41586-026-10579-4。
- Roberto Maiolino 等，《大爆炸后7亿年近乎原始星系中的黑洞》，《皇家天文学会月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）548卷第1期，staf2109，2026年，doi: 10.1093/mnras/staf2109。
