作者:Roberto Maiolino 来源:《自然》 发布时间:2024/1/19 10:07:18
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天文学家探测到有史以来最古老的黑洞

 

研究人员发现了有史以来观测到的最古老的黑洞,可以追溯到宇宙诞生之初,并发现它正在“吞噬”其宿主星系直至死亡。

由英国剑桥大学领导的国际研究团队,使用詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)探测到了这个黑洞,该黑洞可以追溯到宇宙大爆炸之后的4亿年,也就是134亿年前。该研究的主要作者、剑桥大学天体物理学教授Roberto Maiolino称其为“一个巨大的飞跃”。1月17日,研究结果发表在《自然》上。

“这是迄今为止所看到的最遥远的黑洞。它比目前所见到的大多数黑洞都要小,但在所探测到的早期宇宙纪元,它的质量已经相当大了(质量是太阳的几百万倍)。很难解释这样一个大质量黑洞是如何在宇宙中如此早、如此快速地形成的。”Roberto Maiolino在接受《中国科学报》采访时说。

这个惊人的大质量黑洞竟然存在于宇宙的早期,这对我们关于黑洞形成和生长的假设提出了挑战。天文学家认为,在银河系等星系中心发现的超大质量黑洞,是经过数十亿年才发展到现在的大小的。但这个新发现的黑洞的大小表明,它们的形成方式有所不同。

Roberto Maiolino说:“在宇宙中看到如此巨大的黑洞只是个开始,我们必须思考它们形成的其他方式。非常早期的星系有着极其丰富的气体,它们就像是黑洞的自助餐。”

该黑洞位于一个名为GN-z11的年轻星系中。像所有黑洞一样,这个黑洞正在“吞噬”来自它的宿主星系的物质,以助其成长。

Roberto Maiolino向记者介绍,这个黑洞“吞噬”物质的速度远远高于其他大多数黑洞,这提供了一个关于它是如何形成的线索,可能以比理论预想的高五倍的速度“吞噬”物质。另一种可能的情况是,黑洞“生来就那么大”,这是由巨大的原始气体云直接塌缩而产生的结果。

GN-z11位置图    Roberto Maiolino供图

GN-z11是一个紧凑的星系,大约比银河系小100倍,黑洞很可能会阻碍该星系的发展。当黑洞消耗过多的气体时,会产生一股超高速的“风”。这种“风”可以阻止恒星形成的过程,慢慢地杀死星系,但它也会杀死黑洞本身,因为它会切断黑洞的“食物”来源。

Roberto Maiolino说,JWST的高敏感性意味着在未来的日子里,可能会发现更古老的黑洞。Roberto Maiolino和他的团队希望通过JWST未来的观测,试图找到更小的黑洞“种子”,这可能有助于解开黑洞形成的不同方式:它们是一开始就很大,还是成长得太快。(来源:中国科学报 张晴丹)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-024-07052-5

 
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