中国科大与上海天文台揭示“小红点”X射线新线索　 [2026-11-15]

我院天文学系王俊贤教授团队与中国科学院上海天文台郑振亚研究员团队合作，利用我国“天关”卫星（Einstein Probe），对一组宇宙“小红点”的近邻对应体开展X射线观测。研究借助近邻天体的观测优势，将对小红点X射线性质的探索延伸至高红移观测难以触及的静止系软X射线区域，为理解其辐射机制提供了新线索。相关成果以“Local Analogs of Little Red Dots: Clues to the X-ray Weakness”为题，于2026年11月20日发表于国际天文学期刊《天体物理学杂志快报》（The Astrophysical Journal Letters）。

“小红点”是詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）在红移约4—8的早期宇宙中发现的一类神秘天体。它们的形态十分紧凑，且具有标志性的V形紫外—光学光谱能量分布（SED），其中不少还呈现宽发射线，说明其中心可能存在正在吸积物质的大质量黑洞（活动星系核）。然而，它们往往缺少常见活动星系核的其他标志性辐射，譬如，绝大多数小红点在X射线波段没有显著探测信号。小红点的X射线究竟有多弱，又为何暗弱，是揭示其物理本质、理解早期宇宙大质量黑洞形成与演化的重要问题。

回答这些问题面临严峻的观测瓶颈。即便利用钱德拉X射线望远镜二十余年积累的深场数据，叠加大量小红点的观测，研究人员通常仍只能获得微弱信号或宽波段光度上限，难以约束其X射线谱形。不少单个天体的上限甚至不足以判断，其X射线是否显著弱于相同光学或紫外亮度的普通活动星系核。与此同时，宇宙红移将遥远小红点发出的软X射线移出当前望远镜的有效观测范围，使高红移观测主要约束静止系高能辐射，缺少对吸收和本征谱形十分敏感的低能信息。

近邻对应体为突破这一观测瓶颈提供了途径。团队此前从两千余个在若干物理性质上类似高红移星系的“绿豌豆”星系中，筛选出一组具有宽发射线、V形SED和紧凑形态的小红点近邻对应体候选。对于本征光度相近的天体，在近邻宇宙达到相近信噪比所需的曝光时间可比高红移减少数千至上万倍。更关键的是，它们的静止系软X射线进入了望远镜可观测的能段，为区分不同物理模型提供了重要约束。

团队利用“天关”卫星搭载的后随X射线望远镜（FXT，“风行天”），对其中六个天体进行了定点观测，发现它们呈现明显的X射线多样性。两个天体的X射线辐射与普通活动星系核相当（X-normal），同时具有相对较蓝的光学连续谱和显著光学光变；其余四个天体的X射线较弱或尚未被单独探测到（X-weak），其叠加平均X射线光度比射线平均光度比同等紫外光学光度的普通无遮蔽活动星系核弱3—5倍，且与当前遥远小红点的观测限制相容。有趣的是，X-weak的小红点近邻对应体光学连续谱更红，未检测到显著光学光变，且巴耳末减幅（Balmer decrement）和巴耳末断裂（Balmer break）特征也更接近遥远小红点——这些证据都支持将其作为研究小红点的近邻参照。

图1小红点近邻对应体的X射线辐射呈现明显差异。 左、右两图分别比较X射线光度与宽Hα发射线光度、紫外光度的关系，紫色带表示普通Ⅰ型活动星系核的典型关系。蓝色和绿色虚线区域分别标示X射线正常和较弱的近邻对应体；后者的平均X射线辐射比典型关系预期低约3—5倍，同时仍与遥远小红点的现有观测限制相容。红色符号表示高红移小红点，向下箭头表示光度上限。

进一步分析X-weak近邻对应体的叠加光谱，团队在静止系约2—3 keV处获得了超过3σ的X射线探测，并为2 keV以下的软X射线光度提供了限定，补充了高红移观测缺失的低能约束。

图2 小红点与其近邻对应体的宽波段叠加光谱能量分布（SED）比较，改编自论文图3。 二者在光学—紫外波段高度相似，均呈现巴耳末限（约3646 Å）附近的V形转折。近邻对应体具有显著的观测优势：仅用约千分之一的叠加曝光时间（40 ks相比于40 Ms），便获得了与现有高红移观测相当或更有力的约束，并将约束延伸至静止系软X射线。一个与现有X射线及光学诊断相容的较简单解释是：本征略弱的热冕辐射受到柱密度约  的气体吸收。

新增的软X射线信息使有关辐射机制的推测受到更具体的检验。团队发现，此前高红移小红点研究中常用的极端物理模型，包括典型的无遮蔽超爱丁顿吸积模型，以及极端康普顿厚遮蔽模型（柱密度 ），虽然与高红移小红点的硬X射线上限相容，却难以同时解释近邻对应体新增的低能软X射线探测。一个较简单且与现有数据相容的解释是：产生X射线的高温热冕本身略弱，同时受到视线方向上气体的适度吸收，气体柱密度约为 。独立的光学巴耳末减幅和巴耳末断裂诊断也支持相近的气体柱密度（ ），为这一解释提供了进一步依据。

这项研究展示了近邻对应体在突破高红移小红点X射线观测瓶颈方面的独特价值。随着样本扩大和更深入的多波段观测，这一路径有望进一步厘清小红点的辐射机制及其多样性，为理解早期黑洞生长提供依据。

论文第一作者为我校天文学系博士研究生陈世江，通讯作者为陈世江、中国科大王俊贤教授、上海天文台郑振亚研究员和美国马萨诸塞大学阿默斯特分校林如秋博士后。合作者包括北京大学科维理天文与天体物理研究所何子山教授等国内外学者。本工作得到国家自然科学基金等项目支持。