2025-07-18 15:04来源:本站
利用两个太空望远镜,科学家们发现了迄今为止发现的最古老的黑洞,它可以追溯到宇宙大爆炸后4.7亿年。宇宙结构是如此古老,如果把宇宙138亿年的历史压缩成一个日历年,它只能追溯到1月的第二个星期。
除了它令人难以置信的年龄之外,这个黑洞也非常巨大——比我们太阳系的太阳大1000万到1亿倍。
耶鲁大学天体物理学家Priyamvada Natarajan告诉美联社(AP)的Marcia Dunn:“在宇宙中形成这样一个庞然大物真的很早期。”“令人惊讶的是,这个东西在宇宙的早期就已经和它的星系在一起了。”
这项新研究发表在周一的《自然天文学》杂志上,“为今天超大质量黑洞的种子是如何产生的提供了丰富的新信息,”该研究的合著者、哈佛-史密森天体物理中心的天体物理学家ákos Bogdán告诉《自然新闻》的亚历山德拉·维泽。
黑洞是将大量深不可测的物质塞进一个相对较小的空间,产生的引力场可以吸收附近的任何东西,包括光。一些黑洞,被称为“恒星质量”黑洞,是在恒星坍缩时形成的。这些相对较小的结构的质量可以是太阳的几倍到一百倍。
然而,几乎所有的大型星系都包含一个超大质量黑洞,其质量是太阳的数百万到数十亿倍。科学家们通过研究类星体(极其明亮的星系核心)了解到,在宇宙大爆炸后不到7亿年的时间里,存在着许多超大质量黑洞。但他们不确定这些巨大的宇宙物体是如何形成的。
为了解决这个问题,研究人员观察了詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到的11个星系。然后,他们使用钱德拉x射线天文台(Chandra X-Ray Observatory)搜索黑洞内部的黑洞。钱德拉x射线天文台是一种太空望远镜,可以从环绕地球的轨道上接收x射线辐射。发射x射线的气体是超大质量黑洞的标志。
钱德拉的数据指出,在一个名为UHZ1的星系中存在一个黑洞。来自这个遥远星系的光花了132亿年才到达我们的星球,并描绘了宇宙早期的UHZ1的画面。
x射线的亮度和能量表明,即使在早期,这个黑洞也是巨大的——它的重量可能相当于星系中所有恒星的重量总和。相比之下,在更近的星系中,恒星的重量大约是黑洞的1000倍。
加拿大麦吉尔大学的天体物理学家达里尔·哈格德没有参与这项研究,他告诉《自然新闻》:“这么早就看到一个巨大的黑洞,真是太棒了。”
关于第一批超大质量黑洞是如何形成的,科学家们有两种主要的理论:一种是它们是单个恒星爆炸的残留物,最初是“恒星质量”黑洞,随着时间的推移逐渐发展成超大质量黑洞。另一种说法是,它们是由巨大的气体云坍缩而产生的,这些气体云立即产生了超大质量黑洞,它们的质量是太阳的1万到10万倍。
该研究的合著者、普林斯顿大学的天体物理学家安迪·古尔丁在美国宇航局的一份声明中说:“黑洞形成后的生长速度是有物理限制的,但那些出生时质量更大的黑洞有一个良好的开端。”
新的发现支持了第二种观点,即这个黑洞诞生时质量很大,被称为“重种子”起源。
“在这种情况下,我们可以肯定地说,黑洞来自一个沉重的种子,”波格丹告诉《华盛顿邮报》的乔尔·阿肯巴赫。“这是件大事。”
但由于这项研究只观察了一个黑洞,因此只是一个单一的证据,科学家们无法对所有早期超大质量黑洞的起源得出任何结论。