詹姆斯·韋伯太空望遠鏡探測到有史以來最遠的活動超大質量黑洞
作者:柴可夫斯基 来源:高明駿 浏览: 【大中小】 发布时间:2025-11-02 17:54:30 评论数:
超過100，000個星係的全景圖被稱為宇宙進化早期釋放科學(CEERS)調查。(圖片鳴謝:圖片:美國宇航局，歐空局，加空局，史蒂夫·芬克爾斯坦(UT奧斯汀)，米凱拉·巴格利(UT奧斯汀)，麗貝卡·拉森(UT奧斯汀)。圖像處理:艾麗莎·帕甘(STScI))
（蜘蛛網eeook.com）據美國太空網（羅伯特·李）：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)已經探測到迄今為止最遠的活動超大質量黑洞。
擁有古老黑洞CEERS 1019的星係形成於宇宙曆史的早期，僅在大爆炸後5.7億年。位於CEERS 1019中心的活躍超大質量黑洞不同尋常，不僅因為它的年齡和距離，還因為它的重量隻有900萬個太陽質量，這意味著它比太陽重900萬倍。通常，早期宇宙中大多數超大質量黑洞的重量超過10億個太陽質量，使它們更亮，更容易被探測到。
位於CEERS 1019中心的黑洞相對較小，這有點令人困惑。根據位於巴爾的摩的空間望遠鏡科學研究所的一份聲明，該研究所管理著JWST的科學操作，“仍然很難解釋它是如何在宇宙開始後這麽快就形成的。”天文學家長期以來一直懷疑較小的黑洞一定是在宇宙早期形成的，但這些觀察是第一次如此詳細地看到它們。
“研究人員很早就知道在早期宇宙中一定存在低質量黑洞。緬因州沃特維爾科爾比學院的戴爾·科切夫斯基說:“韋伯是第一個能如此清晰地捕捉到它們的天文台。”他領導了三項利用JWST望遠鏡窺視遙遠宇宙的新研究中的一項。"現在我們認為低質量黑洞可能到處都是，等待被發現."
CEERS 1019中的黑洞是利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡收集的數據發現的，這些數據是宇宙進化早期釋放科學(CEERS)調查的一部分，該研究計劃旨在測試和驗證在大熊座和博爾特星座之間的空間區域追溯宇宙曆史的方法。為調查收集的數據已經讓天文學家興奮不已。
“到目前為止，關於早期宇宙中物體的研究在很大程度上是理論性的，”德克薩斯大學奧斯汀分校的天文學家史蒂文·芬克爾斯坦說，他領導了CEERS調查，並與人合著了一份使用JWST數據的CEERS 1019研究報告。“有了韋伯，我們不僅可以在極遠的地方看到黑洞和星係，我們現在還可以開始精確地測量它們。這就是這台望遠鏡的巨大威力。”
這張圖顯示了宇宙中目前已知的最遙遠的活躍超大質量黑洞的探測結果。最遙遠的黑洞是CEERS 1019，它存在於宇宙大爆炸後5.7億年。CEERS 746在大爆炸後10億年被探測到。第三名目前屬於CEERS 2782，它存在於宇宙大爆炸後11億年。(圖片鳴謝:圖片:NASA、ESA、CSA、Leah Hustak (STScI)。科學:史蒂夫·芬克爾斯坦
JWST能夠收集大量關於CEERS 1019的光譜數據，這些電磁信號揭示了該星係的化學成分、質量和其他屬性。數據顯示，該星係正在積極產生新的恒星，這可能是與另一個星係合並的結果，該星係正在為CEERS 1019的中央黑洞提供活動。
JWST收集的CEERS 1019的光譜數據。剛過4.7微米的白色峰值代表氫。韋伯的數據符合兩個模型，因為不止一個來源負責數據的形狀。底部的寬模型，用黃色表示，符合黑洞活動吸積盤中更快的氣體渦旋。有高峰的紫色模型適合星係中較慢的氣體；這是正在活躍形成的恒星發出的光。(圖片鳴謝:圖片:NASA、ESA、CSA、Leah Hustak (STScI)。科學:史蒂夫·芬克爾斯坦(UT奧斯汀)，麗貝卡·拉森(UT奧斯汀)，巴勃羅·阿拉巴爾·哈羅(國家科學基金會的諾貝爾實驗室)
除了檢測CEERS 1019中心的黑洞，該調查還發現了另外兩個“輕量級”黑洞，它們的質量比在那個距離的黑洞中通常看到的質量要小。
這兩個黑洞位於CEERS 2782和CEERS 746星係的核心，分別形成於大爆炸後11億年和10億年。每顆大約有1000萬個太陽質量。
相比之下:位於我們銀河係中心的黑洞，被稱為人馬座A*，比太陽大430萬倍。但對於一個現代超大質量黑洞來說，這是相當輕的。例如，位於M87星係中心的龐然大物擁有大約65億個太陽質量。
第一個光譜證明了CEERS 2782黑洞在大爆炸後僅存在了11億年，在127億年前發出了它的光。韋伯的數據也顯示它沒有塵埃。第二顆，CEERS 746，存在時間稍早，在宇宙大爆炸後10億年，但是它明亮的吸積盤仍然部分被塵埃遮蔽。(圖片鳴謝:圖片:NASA、ESA、CSA、Leah Hustak (STScI)。科學:史蒂夫·芬克爾斯坦(UT奧斯汀)，麗貝卡·拉森(UT奧斯汀)，巴勃羅·阿拉巴爾·哈羅(國家科學基金會的諾貝爾實驗室)
利用JWST的CEERS調查數據，總共發現了11個星係，這些星係被認為形成於大爆炸後4.7億至6.75億年之間。研究人員表示，對這些星係的研究產生的數據可能會徹底改變天文學家對恒星和星係在整個宇宙曆史中如何形成和演化的理解。
“韋伯傳回的大量非常詳細的遙遠星係光譜讓我不知所措，”NOIRLab的巴勃羅·阿拉巴爾·哈羅說，他是使用CEERS巡天的一項研究的主要作者。“這些數據絕對令人難以置信。”
使用CEERS調查數據的三項獨立研究已被《天體物理學雜誌快報》接受發表，並可在預印本服務器arXiv上獲得。