900万倍太阳质量最古老的巨大质量黑洞被发现在132亿光年外

发布时间：2023-07-11 10:30:40 所属栏目：动态来源：网络

导读： 　　惊奇的是，在宇宙形成仅5.7亿年后就已经存在了超大质量的黑洞。这事情是不是相当神秘？有，因为在理论上，那个年代还不应该出现这种恐怖的天体。

　　黑洞，是爱因斯坦广义相对论

　　惊奇的是，在宇宙形成仅5.7亿年后就已经存在了超大质量的黑洞。这事情是不是相当神秘？有，因为在理论上，那个年代还不应该出现这种恐怖的天体。

　　黑洞，是爱因斯坦广义相对论预言的一种天体，指的是在某个空间内，由于物质极度密集，以至于所有的物质集中于一个点，因此拥有了无限的密度和巨大的引力，连附近的光也能吞噬。

　　根据目前的研究，黑洞的形成与恒星的死亡有关。当大质量恒星进入演化末期时，就会通过超新星爆发的形式死亡，内核坍缩成为黑洞。以这种方式形成的黑洞被称为恒星级黑洞，如果想要成长为超大质量黑洞，还需要吞噬大量的物质才可以。

　　这个过程用语言解释起来看似很短，实则十分漫长。宇宙天体的时间动辄以百万年为单位来衡量，以亿年来衡量的情况更为常见。

　　按照上面这个流程，首先要在宇宙大爆炸后形成恒星，然后恒星走完一个完整的生命周期，才能爆发为超新星，形成黑洞。恒星级黑洞的质量不会超过太阳的100倍，而超大质量黑洞的质量则超过太阳的100万倍。一个黑洞想要吞噬这么多的物质，所要花费的时间也不会太短。

　　正因如此，宇宙早期出现这样的超大质量黑洞，才让天文学家如此困惑。只有找到更多、更早的样本，天文学家才有可能破解这其中的谜题。

　　想要观测到这样的黑洞并不容易，因为它们都处在宇宙的边缘，只有最强大的观测设备才能看到它们。提到当今世界最强大的望远镜，美国宇航局的詹姆斯·韦布太空望远镜自然是其中之一。最近，正是凭借着韦布的强大观测能力，天文学家发现了人类已知最古老的超大质量黑洞。

　　在《天体物理学杂志》上，美国德克萨斯大学奥斯汀分校的天体物理学家Rebecca Larson介绍了他们的发现。

　　根据他们的观测，这个黑洞距离我们超过132亿光年，可见其距离确实极为遥远。由于光年就是以光在真空中运行一年的距离来定义的，因此它和我们的距离就与所处的年代是相同的含义。换句话说，这个黑洞在我们眼中展现出的形象，其实是它在宇宙大爆炸后仅仅5.7亿年时的模样。

　　这个年代确实非常古老，古老到挑战了天文学的理论，就像刚才说的，按照前面的理论，当时宇宙中不应该有这么巨大的黑洞。

　　宇宙在从大爆炸中诞生后，很快进入到了黑暗时代。这段时间，宇宙中遍布着中性氢原子。由于这些原子都不携带电荷，所以保持稳定的状态，无法相互吸引并形成恒星，所以宇宙是十分黑暗的。

　　在机缘巧合之下，有一些氢原子发生了电离，在电磁力的作用下，有些氢开始结合，最终形成局部较强的引力，又吸收更多氢原子，形成了恒星。这段时期，就被称为宇宙的再电离期。

　　在这个时候，氢原子就会释放出一种特殊的辐射，叫莱曼-阿尔法辐射，这就是天文学家了解这段宇宙历史的重要线索。

　　2015年，天文学家利用哈勃太空望远镜观测到了一个遥远的星系，当时命名为EGSY8p7，后来改名为CEERS 1019。不过，由于它处在宇宙边缘，宇宙膨胀导致的多普勒效应使得它发出的光被拉长到红外波段，这是哈勃所无法观测的范围。而韦布望远镜最擅长的就是进行红外波段的观测，非常适合捕捉遥远宇宙的古老信息。

　　研究人员仅仅利用韦布进行了1个小时的观测，就获取到了海量的数据。在这份数据中，有研究人员注意到这个星系中有一种特殊的光芒。一般来说，天文学家在这么早期的星系中能够看到的光有两种来源，分别是活跃星系核以及恒星形成的过程。其中，那么多活跃核聚变反应的星系核就是位于星系中心的第三大的超大质量黑洞，由于核聚变反应疯狂吞噬周围的物质而释放出巨大的光芒。

　　令人意外的是，在CEERS 1019中，研究人员竟然同时观测到了这两种现象，这在以往是从来没有过的情况。

　　研究人员经过讨论和分析，确定了这个星系中隐藏着一个巨大的黑洞。根据它和我们之间的距离，可以确认它形成于宇宙大爆炸的仅仅5.7亿年后，质量大约是太阳的900万倍。

　　这不算是早期宇宙中最大的黑洞。在此之前，天文学家曾经发现过一个在宇宙年龄仅有6.9亿年时存在的黑洞，其质量达到了太阳的8亿倍；还有一个名叫J0313-1806的星系中，有一个质量达到太阳16亿倍的黑洞，存在于宇宙大爆炸的6.7亿年后。

　　和它们不同的是，CEERS 1019的黑洞处在更早期的宇宙中，这意味着它很可能展现了超大质量黑洞更早的阶段。900万倍太阳质量在超大质量黑洞中绝对谈不上巨大，研究人员推测，这个黑洞或许恰好展示了超大质量黑洞形成过程中的关键环节。

　　根据它所表现出来的特征，研究人员推测这个黑洞的前身很可能是宇宙中的第一代恒星。这些恒星生命短暂，只有几百万年，因此如今人类的所有观测设备都无法看到它们的庐山真面目。但这些恒星普遍极其巨大，因此形成的黑洞也应该比今天的质量更大一些。这些黑洞起点就比其他洞类高，看起来更容易形成超大质量黑洞，并且成长速度也更快。

　　至于CEERS 1019表现出的恒星形成的光芒，很可能是星系碰撞的结果。在宇宙早期，星系之间的碰撞很常见，这个过程不仅会促进黑洞的成长，也会加速恒星的形成。

　　总而言之，想要完整地了解宇宙早期超大质量黑洞形成的机制，就需要科学家们持续观测，捕捉到各个阶段的图像，才能将它们串联在一起，梳理其中全部的过程和细节。

　　就像我们说的，研究人员在这一次过程中，只是借助韦布望远镜进行了一个小时的观测，就获得了这么多信息。如果再延长观测时间，天文学家不仅可以对这个星系和黑洞有更加深入的了解，还可以通过长时间曝光看到更加遥远、黯淡的星系，也就是那些更加古老的星系。这样一来，我们就可以更好地理解宇宙的起源和演化了。

（编辑：上海站长网）

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