JWST 的神秘“小红点”可能让我们直接窥见第一批大质量黑洞形成过程中一个非常短暂的阶段。这些物体极其紧凑、不寻常地红且非常明亮，它们出现在宇宙年龄不到十亿年的时候。自从 JWST 开始发现它们以来，天文学家们一直在努力解释它们到底是什么。有些显示出宽阔的氢发射线，类似于活动星系核，暗示着吸积黑洞，但许多缺乏此类系统中通常预期的强烈 X 射线和射电发射。它们的谱、紧凑尺寸和化学组成也无法舒适地融入年轻星系或普通 AGN 的传统模型中。一项新研究提出，至少有些小红点可能反而包含质量约为太阳 10 万倍的超大质量恒星，这些恒星在即将坍缩成大质量黑洞之前不久被捕捉到。

这一想法建立在 Devesh Nandal 和 Abraham Loeb 早期工作的基础上，他们显示超大质量恒星的大气层可以再现小红点的几个不寻常谱特性。详细的恒星大气计算表明，这些恒星可以自然产生巴尔默断裂附近特征性的 V 形连续谱，以及 JWST 观察到的强氢发射和吸收特征的异常组合。在这种解释中，观测到的辐射大部分不需要通常的黑洞、吸积盘、遮蔽尘埃和几个独立发射区的组合。相反，一个巨大的单颗恒星及其扩展大气层可能产生观测谱的惊人大比例。

这项新工作解决了问题的另一个部分：显然包围源的致密紧凑物质。研究人员跟踪了五个快速吸积超大质量恒星的数值模型，这些模型具有约 10 万太阳质量的特征质量和不同的金属丰度，贯穿它们演化的晚期阶段。这些恒星并没有通过连续的恒星风丢失物质，而是发展出强烈的径向不稳定性，即被称为“奇异模式”脉动。在这些发作期间，恒星可以猛烈喷射数百太阳质量的气体。在最接近观测小红点的模型中，恒星生命末期发生四次主要发作，但最后一次占主导地位，产生了总喷射质量的约 73%。这一最终事件可以围绕恒星创建一个致密、光学厚的壳，延伸到约 0.4 秒差距。

这个壳很重要，因为它为从小红点观测中推断的致密气体茧提供了物理解释。来自中心超大质量恒星的辐射在逸出前会穿过这种致密物质，从而改变 JWST 最终检测到的谱。喷射的气体以氢和氦为主，但也预计相对于碳和氧含有异常大量的氮。这特别有趣，因为氮增强的谱开始出现在一些小红点的观测中。因此，该模型将几个显然独立的特性联系起来，包括它们的大小、氢谱和化学特征，与同一物体的不同演化阶段相关。

最终阶段还有助于解释早期宇宙宇宙学的一个主要问题：超大质量黑洞如何形成得如此之快。在模拟中，超大质量恒星在大约一百万年的年龄达到广义相对论不稳定性。一旦该不稳定性开始，恒星会在大约 10,000 秒的时间尺度上极其迅速地坍缩，同时保留约 99% 的质量。这种途径可以直接产生一个非常大质量的黑洞种子，而不是首先产生一个相对较小的恒星质量黑洞，然后通过吸积巨大增长。这样的重种子将使解释大爆炸后前十亿年内已存在的十亿太阳质量类星体变得容易得多。

这一结果并没有证明小红点就是超大质量恒星，而且不太可能每个 LRD 都有相同的物理起源。其他模型仍然可行，包括遮蔽或不寻常的吸积黑洞、极其紧凑的星系、混合恒星加 AGN 系统，以及“黑洞恒星”，其中黑洞已经嵌入致密的气体包层中。事实上，最近的 JWST 观测已经在至少一个小红点中为这种嵌入黑洞解释提供了强有力的证据。使超大质量恒星模型特别有趣的是，它提供了一个可测试的演化序列：一颗快速增长的原恒星变得不稳定，喷射出一个致密的富氮壳，短暂地表现为类似于小红点的东西，然后经历直接坍缩，留下一个大质量黑洞种子。未来的 JWST 光谱学应该能够测试预测的化学丰度、线轮廓和这些壳的特性。如果那些特征被一致发现，JWST 检测到的一些奇怪红点可能展示的不是已确立的超大质量黑洞，而是它们诞生前立即的前身物体。承包笑点碎碎念