最早的黑洞在時(shí)間的黎明被發(fā)現(xiàn)，它已經(jīng)很大了

超大質(zhì)量黑洞宇宙黎明號(hào)的砰砰聲打破了我們見(jiàn)過(guò)的最早黑洞的記錄。

它被發(fā)現(xiàn)在一個(gè)被稱為UHZ1的星系中，距離UHZ1僅4.7億年。大爆炸，那個(gè)宇宙還只是一個(gè)嬰兒的時(shí)期。事實(shí)上，黑洞在宇宙中處于如此早期的發(fā)展階段，我們以前從未見(jiàn)過(guò)——它的質(zhì)量與圍繞它生長(zhǎng)的宿主星系相似。

它是如此遙遠(yuǎn)——光線已經(jīng)傳播了 132 億年才能到達(dá)我們——以至于需要錢德拉 X 射線天文臺(tái)、詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡 （JWST） 和相對(duì)論的怪癖才能找到它，潛伏在時(shí)間和空間的陰暗深處。

根據(jù)哈佛-史密森尼天體物理中心（CfA）的天體物理學(xué)家Akos Bogdan領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法，這一發(fā)現(xiàn)構(gòu)成了超大質(zhì)量黑洞形成模式的關(guān)鍵證據(jù)，這種模式需要將巨大的氣體云直接引力坍縮成一個(gè)超高密度的物體，然后隨著時(shí)間的推移變得越來(lái)越大。

“速度有物理限制黑洞一旦形成就可以生長(zhǎng)，但那些出生時(shí)更大的人有一個(gè)良好的開(kāi)端。天體物理學(xué)家安迪·古爾?。ˋndy Goulding）說(shuō)普林斯頓大學(xué)?！斑@就像種一棵樹(shù)苗，長(zhǎng)成一棵全尺寸的樹(shù)需要的時(shí)間比你只從一粒種子開(kāi)始要短?！?/p>

關(guān)于超大質(zhì)量黑洞的事情是，它們幾乎是難以理解的巨大。人馬座A*是銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，是一個(gè)驚人的黑洞質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的430萬(wàn)倍——就超大質(zhì)量黑洞而言，它是相對(duì)溫和的。

我們真的不知道這些物體是如何變得如此笨拙的，但有一件事變得非常清楚：有在早期宇宙中，它們的數(shù)量更多比我們預(yù)期的要多，而且他們是太大了從恒星大小的東西長(zhǎng)到那么大，那是在大爆炸后不久。

弄清楚發(fā)生了什么的最好方法是看一看，并根據(jù)我們觀察到的情況進(jìn)行推斷，但第一部分說(shuō)起來(lái)容易做起來(lái)難。

宇宙黎明，覆蓋了大爆炸后的前十億年左右，確實(shí)非常遙遠(yuǎn)，那些遙遠(yuǎn)的地方的任何光都非常暗淡，非常紅，被擴(kuò)展時(shí)空的延伸.

JWST是有史以來(lái)最強(qiáng)大的太空望遠(yuǎn)鏡，它以紅光觀察宇宙。即便如此，這還不夠。

為了發(fā)現(xiàn)UHZ1，波格丹和他的團(tuán)隊(duì)利用了一種稱為引力透鏡的相對(duì)論怪癖。這些之所以存在，是因?yàn)橐粋€(gè)地方的巨大引力，例如星系團(tuán)的引力，導(dǎo)致時(shí)空本身圍繞它彎曲。任何從宇宙更遙遠(yuǎn)的部分穿過(guò)彎曲時(shí)空的光都可能被放大、復(fù)制和扭曲。

UHZ1位于距離地球約35億光年的星系團(tuán)之外稱為 Abell 2744，其引力導(dǎo)致UHZ1的光放大了四倍。這意味著JWST可以辨別銀河系本身的光;錢德拉能夠辨認(rèn)出圍繞其中心的超大質(zhì)量黑洞旋轉(zhuǎn)的氣體發(fā)出的X輻射。

從這顆光中，波格丹和他的團(tuán)隊(duì)估計(jì)了黑洞及其周圍星系的質(zhì)量。如果黑洞以最快的速度侵蝕物質(zhì)，它的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的1000萬(wàn)到1億倍。這與UHZ1星系中其他恒星的質(zhì)量大致相同組合的，研究人員發(fā)現(xiàn)。

通常，黑洞的質(zhì)量與其宿主星系的質(zhì)量之比約為百分之零.這里涉及的質(zhì)量表明，UHZ1及其黑洞仍處于非常幼小的階段 - 黑洞種子一定是由直接坍縮形成的，而不是緩慢的吸積。

“我們認(rèn)為這是首次發(fā)現(xiàn)'超大黑洞'，也是迄今為止獲得的最佳證據(jù)，證明一些黑洞是由巨大的氣體云形成的。說(shuō)天體物理學(xué)家耶魯大學(xué)的Priyamvada Natarajan（普里亞姆瓦達(dá)·納塔拉詹）.“我們第一次看到一個(gè)短暫的階段，在這個(gè)階段，一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的重量與銀河系中的恒星一樣重，然后才落下。

這并不是說(shuō)慢吸積模型也不能成立，至少對(duì)于一些超大質(zhì)量黑洞來(lái)說(shuō)是這樣。但越來(lái)越多的證據(jù)表明，至少在非常早期的宇宙中，直接坍縮是制造超大黑洞的最佳方式。

即便如此，我們?nèi)匀粵](méi)有觸及JWST在早期宇宙中可能發(fā)現(xiàn)的表面。時(shí)間的朦朧黎明無(wú)疑為我們帶來(lái)了更多的驚喜。

該研究已被接受自然天文學(xué)，可在預(yù)印本服務(wù)器上使用arXiv的.

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