科學(xué)家利用位于錢德拉 X射線天文臺(tái)和韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了UHZ1星系中的一個(gè)黑洞，誕生于宇宙大爆炸后的4.7億年，距離地球132億光年。
天文學(xué)家稱，他們剛剛發(fā)現(xiàn)了迄今為止最遙遠(yuǎn)的超大質(zhì)量黑洞。這是在“宇宙放大鏡”或“引力透鏡”的協(xié)助下觀測(cè)到的。當(dāng)一個(gè)巨大的天體在其附近產(chǎn)生很大的時(shí)空曲率時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況，這樣它周圍的光線就會(huì)彎曲。新發(fā)現(xiàn)為弄明白早期宇宙提供了有用的信息。
該黑洞位于星系團(tuán)Abell2744方向的UHZ1星系中。該星系團(tuán)的年齡約為132億年。研究團(tuán)隊(duì)利用美國(guó)宇航局（NASA）錢德拉X射線天文臺(tái)（Chandra X-ray Observatory）和詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）來共同尋找正在增長(zhǎng)的黑洞的明顯特征。黑洞在宇宙大爆炸后4.7億年才開始形成，而4.7億年約為宇宙137億歲的3%。該星系距離地球132億光年，比星團(tuán)本身的距離還要遙遠(yuǎn)。
天文學(xué)家可以看出這個(gè)黑洞是如此年輕，因其是如此巨大，而黑洞則隨著時(shí)間的推移而蒸發(fā)。據(jù)NASA稱，星系中心大多數(shù)黑洞的質(zhì)量約為其宿主星系中恒星總質(zhì)量的十分之一。這個(gè)早期黑洞正在不斷增大，其質(zhì)量與我們的銀河系的總質(zhì)量相當(dāng)。天文學(xué)家以前從未目睹過處于這個(gè)階段的黑洞，研究它可以幫助解釋宇宙中第一個(gè)超大質(zhì)量黑洞是如何形成的。11月6日發(fā)表在《自然·天文學(xué)》雜志上的論文詳細(xì)介紹了這些發(fā)現(xiàn)。
研究合著者、天文學(xué)家阿科斯·博格丹在一份聲明中表示：“我們需要韋伯望遠(yuǎn)鏡去尋找這個(gè)極其遙遠(yuǎn)的星系，錢德拉天文臺(tái)去尋找其中的超大質(zhì)量黑洞。”博格丹隸屬于馬薩諸塞州劍橋市的哈佛-史密森天體物理學(xué)中心。
“我們還利用宇宙放大鏡來增強(qiáng)檢測(cè)到的光量，”博格丹補(bǔ)充道。這種放大效應(yīng)被稱為引力透鏡。該團(tuán)隊(duì)在錢德拉天文臺(tái)進(jìn)行了為期兩周的X射線觀察。他們從星系中看到了強(qiáng)烈的X射線在發(fā)射氣體——超大質(zhì)量黑洞的標(biāo)志。來自星系的光和來自超大質(zhì)量黑洞周圍氣體的X射線被來自星系團(tuán)的熱氣體和暗物質(zhì)放大。這種效應(yīng)就像一個(gè)“宇宙放大鏡”，它增強(qiáng)了JWST探測(cè)到的紅外光信號(hào)，使錢德拉能夠看到微弱的X射線源。
“黑洞一旦形成，其生長(zhǎng)速度就受到物理限制，但那些天生質(zhì)量更大的黑洞則占了先機(jī)。這就像種植一棵樹苗一樣，樹苗不要多久就能長(zhǎng)成一棵大樹，這比種下一棵樹的種子要快很多，”研究合著者、普林斯頓大學(xué)天文學(xué)家安迪·古爾丁在一份聲明中說。
觀察這一現(xiàn)象能幫天文學(xué)家回答為什么一些超大質(zhì)量黑洞在大爆炸后很快就能積累巨大的質(zhì)量。關(guān)于這些超大質(zhì)量黑洞的起源有兩種相反的理論——“輕種子理論”和“重種子理論”。前者認(rèn)為，一顆恒星會(huì)坍縮成黑洞，然后隨著時(shí)間的推移成長(zhǎng)為超大質(zhì)量黑洞；而后者則認(rèn)為，一個(gè)巨大的氣體云（而非單個(gè)恒星）坍縮并凝結(jié)形成超大質(zhì)量黑洞。這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的黑洞可以證實(shí)后者，即“重種子理論”。
研究合著者、耶魯大學(xué)理論天體物理學(xué)家普里亞姆瓦達(dá)·納塔拉詹在一份聲明中表示：“我們認(rèn)為這是首次發(fā)現(xiàn)超大黑洞，也是截止目前獲得的最好證據(jù)，表明一些黑洞是由巨大的氣體云所形成的。我們第一次看到一個(gè)短暫的階段，其中一個(gè)超大質(zhì)量黑洞在縮小之前其重量等同于其所在星系中的所有恒星?！?/span>
該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃利用這些數(shù)據(jù)以及來自韋伯及其它太空望遠(yuǎn)鏡的更多數(shù)據(jù)來更好地了解早期宇宙。
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