天文學家發現「最老黑洞」 只比宇宙小4.7億年
天文學家近日發現了迄今為止最遙遠的超巨大黑洞，其來自宇宙僅有4.7億年歷史時的光芒，打破了過去對這些宇宙巨無霸形成方式的紀錄。該黑洞被稱為「UHZ1」，是通過所謂的「引力透鏡現象」發現的。研究人員利用NASA的錢德拉X射線天文台和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）對準地球距離35億光年的星系團Abell 2744進行觀測。這個星系團非常密集，以至於能扭曲時空，使得時空本身作為一面透鏡放大了背後物體的光線。在這些物體中就包含了UHZ1的宿主星系。
透過運用韋伯太空望遠鏡的精準測量，科學家們已經確認了一個星系的遙遠距離，我們看到的是該星系在宇宙歷史中相當於只有現在年齡的3%時的樣貌。經過錢德拉X射線天文台連續兩周的觀察，他們發現了一個正在積聚中的超巨大黑洞的明顯證據——那就是在X射線範圍內發光的超熱氣體。
可以容納數千萬顆太陽
科學家估計新發現的黑洞UHZ1的質量介於太陽的1000萬到1億倍之間，這使得它比位於我們銀河系中心的超巨大黑洞人馬座A*還要大，後者的質量大約是太陽的460萬倍。UHZ1對於宇宙早期來說是異常巨大的存在。
大質量黑洞優勢：從幼苗長起，比從種子長起還快
普林斯頓大學的安迪·古爾丁博士，他在一份聲明中比喻說，黑洞一旦形成，它們增長的速度會受到物理規律的限制，但本來就質量巨大的黑洞好比擁有了一個優勢，就像已經是幼苗的樹木比從種子開始生長要快得多一樣。
UHZ1不僅質量巨大，而且其大小是通常預期的大約10倍，這種異常的體型可能為了解這些宇宙巨無霸的形成提供了線索。一種理論是超巨大黑洞可能是由多個巨大黑洞合併形成的，這些黑洞來源於非常巨大的恆星爆炸後形成的超新星，或者它們可能直接由「氣體雲崩塌」形成。
耶魯大學天文物理學教授那塔拉印（Priyamvada Natarajan）在2017年提出了所謂的「超常規黑洞」假說，UHZ1的發現似乎非常符合該理論的預期。Natarajan解釋說，我們可能首次觀察到了一個「超常規黑洞」，這為黑洞是從巨大的氣體雲直接形成的理論提供了有力證據。這次觀測揭示了一個短暫但獨特的階段，即超巨大黑洞的質量大約與其宿主星系中所有恆星的質量相等，之後它的質量增長開始落後於星系的增長。
其中一項研究即將在《自然天文學》上發表（預印本已提供）。另一項研究已在《天體物理學報快報》上發表。
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首圖來源:NASA ccBY4.0
內文圖片提供:Reuters ccBY4.0
參考論文:
1.UNCOVER: The Growth of the First Massive Black Holes from JWST/NIRSpec—Spectroscopic Redshift Confirmation of an X-Ray Luminous AGN at z = 10.1. Astrophysical Journal Letters
2.Evidence for heavy seed origin of early supermassive black holes from a z~10 X-ray quasar.arxiv
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