韋伯望遠鏡揭示原始黑洞的快速增長 | 路透社

項目 1 共 2 一位藝術家的插圖展示了一個快速進食的黑洞，它正在釋放強大的氣體噴流。利用來自NASA的JWST和錢德拉X射線天文台的數據，美國國家科學基金會NOIRLab的天文學家團隊在大爆炸後僅15億年就發現了這個低質量黑洞，位於一個星系的中心。它以驚人的速度吸積物質——超過理論極限的40倍。儘管壽命短暫，這個黑洞的“盛宴”可能幫助天文學家解釋早期宇宙中超大質量黑洞是如何如此迅速增長的。 NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani/通過路透社提供

一位藝術家的插圖展示了一個快速進食的黑洞，它正在釋放強大的氣體噴流。利用來自NASA的JWST和錢德拉X射線天文台的數據，美國國家科學基金會NOIRLab的天文學家團隊在大爆炸後僅15億年就發現了這個低質量黑洞，位於一個星系的中心…閲讀更多華盛頓，11月5日（路透社） - 在我們銀河系的中心潛伏着一個超大質量黑洞，其質量約為太陽的四百萬倍，稱為人馬座A*。事實上，這些物體隨着時間的推移通過吞噬過於接近的物質而增加質量，存在於大多數星系的中心。但自從NASA的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡在2022年上線以來，天文學家們驚訝地發現超大質量黑洞棲息在早期宇宙中——比他們認為的可能性更早，因為需要時間來聚集如此巨大的質量。對一個這樣的原始黑洞的新觀察提供了關於這可能如何發生的見解——通過超充電生長的階段。黑洞是極其密集的物體，其引力強大到連光都無法逃脱。憑藉其巨大的引力，它們通過吸入氣體、塵埃和不幸靠近的恆星等物質來增加質量。

“早期宇宙中超大質量黑洞的存在挑戰了我們當前的黑洞形成和增長模型，”國際雙子天文台的天文學家Hyewon Suh説，他是發表在《自然天文學》期刊上的研究的第一作者。新的韋伯觀察涉及一個名為LID-568的超大質量黑洞，它存在於宇宙大約11%當前年齡的時候——大約在138億年前大爆炸事件後15億年。LID-568的質量約為太陽的1000萬倍，是人馬座A*的2.5倍。研究人員尚未確定其母星系的質量。

LID-568被觀察到以比之前認為可能的更快的速度增加質量。韋伯顯示，根據其觀察到的能量輸出，LID-568似乎正在以超過假設最大值（稱為愛丁頓極限）的40倍以上的速度消耗落入的物質——這被稱為吸積。

“愛丁頓極限是黑洞通過吸積過程所能產生的最大能量輸出的理論極限。這個理論極限假設在吸積過程中產生的輻射的外向力平衡了落入物質的引力，”雙子座天文台和NOIRLab的天文學家及研究合著者朱莉亞·沙爾瓦赫特説。

這些原始黑洞被認為是通過兩種方式之一產生的，要麼是在宇宙第一代恆星爆炸性死亡後，要麼是通過早期宇宙中存在的大氣體雲的坍縮。

“LID-568的發現表明，質量增長的顯著部分可以在單次快速吸積事件中發生。這可能有助於解釋超大質量黑洞是如何在宇宙早期形成的，無論它們是如何起源的，”蘇赫説。

“直到現在，我們缺乏觀察證據來確認這些黑洞是如何在早期宇宙中如此快速地增長的，”蘇赫補充道。

一個正在增長的超大質量黑洞的關鍵跡象是X射線的發射，這是一種具有非常短波長的高能電磁輻射。在被消耗之前，圍繞超大質量黑洞旋轉的物質被超熱並在X射線波長中強烈發光。研究人員首先使用NASA的錢德拉X射線天文台發現了LID-568，然後利用韋伯的紅外觀測能力對其進行了更深入的研究。

韋布的觀測結果表明，存在某種機制，使得黑洞能夠以比之前認為的更快的速度吞噬物質。

“LID-568因其極端的增長速度以及它在宇宙早期就存在而顯得特別，”Suh説。“我們還不知道LID-568是如何能夠超過愛丁頓極限的。為了進一步調查，我們需要更多的數據，因此我們計劃進行韋布的後續觀測。”

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