詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現有史以來最古老、最遙遠的黑洞 位于古老星系GN
時間：2025-12-10 03:37:36 來源：桑間濮上網 作者：百科 閱讀：191次
哈勃太空望遠鏡看到的星系GN-z11和一個正在進食的黑洞（插圖）。（圖片來源:uux.cn/NMASA、伯太歐空局、空望P. Oesch（耶魯大學）、遠鏡有史遙遠于古G. Brammer（科技科學研究院）、發現P. van Dokkum（耶魯大學）和G. Illingworth（加州大學圣克魯茲分校）（插圖）羅伯特·李）
（神秘的老最老星地球uux.cn）據美國太空網（羅伯特·李）：一組天文學家使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）發現了迄今為止最遙遠、最古老的黑洞位黑洞，該黑洞正在吞噬其宿主星系。詹姆最古
這一發現可能是斯韋在理解宇宙早期超大質量黑洞如何達到相當于太陽數十億倍質量方面向前邁出的一大步。
黑洞位于古老的伯太星系GN-z11中，距離我們134億光年，空望因此被認為是遠鏡有史遙遠于古宇宙大爆炸后4億年的產物。黑洞本身的發現質量約為太陽的600萬倍，似乎正在以比當前理論所能承受的老最老星極限快五倍的速度從周圍星系中吸取物質。
劍橋大學物理系和團隊負責人羅伯托·馬約里諾在一份聲明中稱這一發現是黑洞科學的“巨大飛躍”。
“在宇宙中看到如此巨大的黑洞還為時過早，所以我們必須考慮它們可能形成的其他方式，”邁奧利諾在聲明中說。“非常早期的星系富含氣體，因此它們就像黑洞的自助餐。“
超大質量黑洞是過食者嗎？
宇宙不到10億歲時形成的早期超大質量黑洞的大小是形成理論的一個問題，因為達到太陽質量的數百萬或數十億倍需要數十億年的不斷喂養。
“這就像看到一個家庭走在街上，他們有兩個六英尺高的青少年，但他們還有一個六英尺高的蹣跚學步的孩子，”梅努斯大學研究員約翰·里根沒有參與這項研究，他在提到以前的發現時告訴Space.com。“這有點問題；這個蹣跚學步的孩子是怎么長得這么高的？宇宙中的超大質量黑洞也是如此。它們是如何如此迅速地變得如此巨大的？”
科學家們目前有兩條主要路線可以讓黑洞在早期宇宙中達到超大質量狀態。它們可以從小黑洞種子開始，當大質量恒星在數百萬年或數十億年后的生命末期坍縮時產生，或者它們可以完全跳過這一階段。
如果巨大的冷氣體和塵埃云坍塌，立即形成一顆質量為太陽幾百萬倍的“重黑洞種子”，這種情況就可能發生。通過這種方式，這個過程可以在數百萬或數十億年的恒星演化過程中快速前進，在幫助黑洞種子成長為超大質量黑洞的喂養和合并過程中領先一步。這個新的古代黑洞的質量是太陽的幾百萬倍，這一發現支持了重種子理論。
事件視界望遠鏡是通過國際合作打造的八架地面射電望遠鏡的行星規模陣列，拍攝了這張M87星系中心超大質量黑洞及其陰影的圖像。（圖片來源:uux.cn/EHT合作）
然而，另一方面，GN-z11中黑洞吸積物質的速度可能表明，黑洞吸積物質的速度可能比觀察到的早期宇宙中發現的其他黑洞要快得多。這將有助于小黑洞種子理論。
一個被稱為愛丁頓極限的數學公式標志著一個物體（如恒星）積累質量的速度，而它發出的輻射（其光度）不會將質量推開，從而切斷食物供應。
雖然黑洞不發光是因為它們被稱為事件視界的光捕獲邊界所限制，但它們巨大的引力影響確實會導致圍繞它們旋轉的物質被劇烈攪動和加熱，并在此過程中發出輻射。黑洞吞噬得越快，來自被稱為活動星系核（AGN）的區域的光就越強。
因此，愛丁頓極限適用于這個區域，它可以類似地將物質推開并切斷黑洞的進食狂潮。
這個新發現的黑洞正在以比愛丁頓極限高五倍的速度從其宿主星系吸積物質。所謂的“超愛丁頓吸積”時期可能會發生，但只是在有限的時段內發生。
該團隊估計，如果這個黑洞的貪婪進食期已經持續了1億年，它可能不會以一顆沉重的黑洞種子的形式開始生命。它可能是在宇宙大爆炸后約2.5億至3.7億年間由一顆質量輕得多的黑洞種子形成的，并迅速增長到1340萬年前JWST觀測到的質量。
喂養黑洞可能會毀滅它的宿主星系
該團隊相當確定的一件事是，這個黑洞的強烈喂養是GN-z11本身的原因，它比銀河系小約100倍，并且非常明亮。但是貪吃的黑洞也可能阻礙其宿主星系的生長。
從喂養黑洞周圍噴出的超高速粒子風很可能正在從銀河系的中心帶走氣體和塵埃。寒冷的氣體和塵埃云坍縮形成恒星誕生，因此這意味著黑洞正在使恒星誕生停止，在這個過程中“扼殺”了這個小星系的成長。
除了更多地了解這個黑洞及其星系外，這項研究背后的團隊認為JWST的力量應該有助于揭示早期宇宙中的更多黑洞。
特別是，他們的目標是發現宇宙嬰兒期的小黑洞種子，并結束圍繞超大質量黑洞過早增長的辯論。
“這是一個新時代:靈敏度的巨大飛躍，特別是在紅外領域，就像一夜之間從伽利略望遠鏡升級到現代望遠鏡一樣，”馬約利諾總結道。“在JWST上線之前，我想也許當你超越我們用哈勃太空望遠鏡所能看到的范圍時，宇宙就沒那么有趣了。但事實完全不是這樣:宇宙已經非常慷慨地向我們展示了它所展示的一切，而這只是一個開始。”
該團隊的研究于1月17日星期三發表在《自然》雜志上。
(責任編輯：百科)
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