这些发现不需要异常的物理学或极不可能的事件。相反，模拟表明“小红点”可以自然地产生于年轻宇宙的环境中，在那里黑洞能够以非凡的速度增长。
模拟早期宇宙
这项研究由马克斯·普朗克天体物理研究所的Sunmyon Chon主导。该团队使用了日本国立天文台的ATERUI III超级计算机，对早期宇宙进行了一些迄今为止最详细的宇宙学模拟。
模拟从年轻星系的尺度开始，然后逐渐聚焦于更小的区域，最终达到单个气体云。这种高要求的方法需要ATERUI III的高分辨率计算能力。
结果表明，来自附近星系的强烈远紫外（FUV）辐射可以阻止普通恒星在某些气体云内部形成。气体不会分裂成许多较小的恒星，而是可以坍缩成一颗单一的超大质量恒星。
那颗巨大的恒星随后可以坍缩并产生一个黑洞种子。
以极端速度增长的黑洞
一旦这些黑洞种子形成，模拟显示它们会被稠密气体的厚盘所包围。这些富含气体的环境困住了辐射，使得黑洞消耗物质的效率比现代宇宙中的黑洞要高得多。
在这些条件下，黑洞的增长速度可以比今天可能的速度快几十倍。
这些模拟黑洞的特性与詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）观测到的“小红点”（LRDs）非常相似。这种相似性表明，这些神秘的红色天体可能代表了黑洞极快增长的一个早期阶段。
一个长期存在的黑洞之谜
天文学家多年来一直难以解释超大质量黑洞为何在宇宙历史中出现得如此之早。其中一些黑洞包含数百万甚至数十亿倍太阳质量的物质，然而它们在大爆炸后不到6亿年就已经存在了。
人们期望JWST通过探测比以前的望远镜所能看到的更暗、更遥远的星系来帮助解开这个谜题。
因为光以有限的速度传播，观测非常遥远的物体也意味着回顾过去。如果一个星系距离110亿光年，它的光在到达地球之前已经传播了110亿年。因此，我们看到的是该星系在110亿年前的样子。同样的原理适用于距离120亿光年的星系，其光已经有120亿年的历史。
JWST能够比早期的天文台看得更久远，为天文学家提供了前所未有的年轻宇宙景象。
“小红点”可能蕴含答案
JWST并没有立即解开早期黑洞增长之谜，而是揭示了一些出人意料的东西：大量微小的、极度偏红的天体，研究人员开始称其为“小红点”（LRDs）。
新的模拟表明，这些天体实际上可能是这个谜题中缺失的一块。
根据该模型，创造并快速增长这些黑洞所需的条件在早期宇宙中自然形成。不需要奇异的假设或罕见的巧合。这也可能有助于解释为什么“小红点”在JWST观测中显得如此普遍。
随着JWST继续发现更多的LRD，以及未来的望远镜更深入地探索宇宙历史，该模型可以为天文学家提供一个宝贵的框架，以理解宇宙中一些最早的黑洞是如何形成、增长并帮助塑造宇宙演化的。