近日，由中国科学院上海天文台早期宇宙与高红移星系团组牵头的国际合作科研团队在低红移处的绿豌豆星系的宽线样本中发现了7例特殊星系，它们是詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）最近发现的著名“小红点”（Little Red Dots）天体的低红移对应体（local analog）。该特殊样本有望揭示“小红点”的物理本质，进一步限制黑洞早期演化模型（black hole seeding mode）。

该研究由中国科学院上海天文台郑振亚团队主导，与中国科学院大学、北京大学、中国科学技术大学、美国宇航局戈达德太空飞行中心、智利天主教大学、美国天主教大学等国内外多家研究单位的科研人员合作完成，相关成果于2025年2月17日在国际著名期刊《天体物理杂志快报》（The Astrophysical Journal Letter）上正式发表。

“小红点”天体是由韦布空间望远镜自2023年在遥远的早期宇宙中新发现的天体，它们具有形态致密、V型的紫外-可见光光谱、宽巴尔末（Balmer）发射线等特征，极有可能是早期宇宙中的暗弱活动星系核。这类天体普遍存在于早期宇宙中，表明在宇宙早期大质量黑洞的比例比以往预期的更高^[1]。“小红点”天体自发现以来，学术界对此讨论日趋热烈，在过去的2024年中即有近100篇文章的摘要中包括“小红点”天体（根据ADS数据库查询）。然而，目前“小红点”仍存在许多谜团，包括V型光谱的辐射来源、多波段辐射性质、光变性质、宿主星系性质等方面。观测研究上，全面理解“小红点”的工作正面临“更完备的样本、更深的观测、更多的波段”的挑战。

在低红移宇宙中，有一类天体具有明亮发射线和致密形态，与遥远星系非常相像，因此通常被认为是遥远星系的近域对应体，这类天体即绿豌豆星系^[2]。在前期工作中，上海天文台早期宇宙与高红移星系团组系统性在绿豌豆星系的郭守敬望远镜（LAMOST）和斯隆数字巡天（SDSS）光谱巡天数据中找到了一批大质量黑洞样本^[3，4]。本次工作中，我们对其中19例具有宽Ha线的绿豌豆星系样本与“小红点”天体进行对比分析研究。研究发现，19例宽线活动星系核中有7例具有“小红点”相似的性质，包括致密形态、V型的紫外-可见光光谱和宽线特征，表明这些天体即是小红点的近域对应体。图1展示了近域对应体与“小红点”的紫外-可见光光谱对比。

图1. 近域对应体与“小红点”的光谱对比（左）以及近域对应体的发射线光谱（右）。红线和红点为小红点JADES 10013704的无缝光谱以及测光数据；绿线/黑线和绿点为近域对应体的光学光谱以及测光数据。绿色阴影为宽线。

进一步分析表明，这类近域对应体在紫外光度、黑洞吸积率、电离状态、气相金属丰度等方面也与“小红点”天体相似。将来，研究人员有望利用这个近域样本进一步探索“小红点”天体，从独特的、近域的视角揭示早期黑洞形成的模式。

论文第一作者为中国科学院上海天文台博士生林如秋，通讯作者为中国科学院上海天文台研究员郑振亚。该工作得到了科技部重点研发专项、国家自然科学基金委、中智天文合作项目、中国空间站项目和LAMOST二期观测项目等项目的支持。

论文arxiv 链接：https://arxiv.org/abs/2412.08396

论文doi链接：https://doi.org/10.3847/2041-8213/adaaf1

参考文献：

[1] Matthee,J.,R. P. Naidu,G. Brammer,et al.,"Little Red Dots: An Abundant Population of Faint Active Galactic Nuclei at z ∼ 5 Revealed by the EIGER and FRESCO JWST Surveys",The Astrophysical Journal,963,129(2024).

[2] Cardamone,C.,K. Schawinski,M. Sarzi,et al.,"Galaxy Zoo Green Peas: discovery of a class of compact extremely star-forming galaxies",Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,399,1191(2009).

[3] Lin,R.,Z.-Y. Zheng,F.-T. Yuan,et al.,"Intermediate-mass black holes in Green Pea galaxies (IMBH-GP) I: A candidate sample from LAMOST and SDSS",Science China Physics,Mechanics,and Astronomy,67,109811(2024).

[4] 文献【3】的新闻报道：https://shao.cas.cn/2020Ver/xwdt/kyjz/202409/t20240904_7333246.html。

科学联系人：

林如秋，中国科学院上海天文台，linruqiu@shao.ac.cn

郑振亚，中国科学院上海天文台，zhengzy@shao.ac.cn