【正见网2023年07月12日】
据NASA太空飞行网（NASAspaceflight.com）2023年7月8日报导，研究人员利用詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了迄今为止最遥远的活跃超大质量黑洞。这个超大质量黑洞位于CEERS 1019 星系。
天文学家认为这个星系在大爆炸后5.7 亿年就存在了。这个黑洞的质量比早期宇宙中已发现的任何其他黑洞质量都要小。不仅如此，它们还发现了另外两个类似的黑洞，它们分别存在于大爆炸后10 亿年和11亿年。此外，韦伯还确定了宇宙 470 至 6.75 亿年前存在的 11 个星系。这些证据是由德克萨斯大学奥斯汀分校的史蒂文·芬克尔斯坦(Steve Finkelstein)领导的宇宙演化早期发布科学调查（the Cosmic Evolution Early Release Science ，CEERS）提供。该研究项目借助韦伯望远镜高灵敏度的近红外和中红外图像以及光谱数据做出了这些发现。
韦伯太空望远镜为 CEERS调查拍摄的放大图像，此图像刚刚发现了宇宙中最早的黑洞。(图像来源: NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin).)
CEERS 1019 之所以引人注目，不仅因为它存在的时间久远，还因为它的黑洞重量相对较小。这个黑洞的质量约为太阳质量的900 万倍，远低于早期宇宙中也存在并被其他望远镜探测到的其他黑洞。这些庞然大物的质量通常超过太阳的 10 亿倍，而且它们更容易被发现，因为它们更亮。而CEERS 1019 内的黑洞与我们银河系中心的黑洞更相似，其质量是太阳的460 万倍。尽管较小，但这个黑洞存在的时间太早了，现在的天文学理论仍然很难解释它是如何这么快就形成的。
韦伯的数据实际上充满了精确的信息，使得这些信息很容易从数据中提取出来。 “用这台望远镜观察这个遥远的物体很像观察我们附近星系中黑洞的数据，”领导这项发现的德克萨斯大学奥斯汀分校的丽贝卡·拉尔森（Rebecca Larson）说。 “有这么多谱线需要分析！”研究小组不仅可以弄清楚光谱中哪些发射来自黑洞，哪些发射来自其宿主星系，他们还可以查明黑洞正在吸收多少气体，并确定其星系的恒星形成率。
研究小组发现这个星系正在吸收尽可能多的气体，同时也产生新的恒星。他们通过图像来探究其中的原因。从视觉上看，CEERS 1019 显示为三个明亮的团块，而不是单个圆盘。纽约罗切斯特理工学院的 CEERS 团队成员 杰伊汉·卡尔塔尔特佩（Jeyhan Kartaltepe） 表示：“我们不习惯在这么远的距离看到如此多的图像结构。” “星系合并可能在一定程度上加剧了该星系黑洞的活动，这也可能导致恒星形成的增加。”
CEERS 调查范围广泛，还有更多值得探索的内容。缅因州沃特维尔科尔比学院的团队成员戴尔·科切夫斯基和团队很快在数据中发现了另一对小黑洞。第一个位于星系 CEERS 2782 内，最容易辨认出来。没有任何尘埃遮挡韦伯的视野，研究人员认为它的黑洞仅在大爆炸后 11 亿年就存在了。第二个黑洞位于星系 CEERS 746 中，存在时间稍早一些，即大爆炸后 10 亿年。它明亮的吸积盘是一个由气体和尘埃组成的环，环绕着它的超大质量黑洞，但仍然部分被尘埃覆盖。科切夫斯基解释说：“中心黑洞是可见的，但尘埃的存在表明它可能位于一个也在猛烈产生恒星的星系内。”
与 CEERS 1019 中的黑洞一样，这两个黑洞也是“轻量级”的——至少与之前已知的在这些距离上的超大质量黑洞相比是这样。它们的质量只有太阳质量的1000万倍左右。 “在韦伯望远镜之前，这三个黑洞都太微弱而无法被探测到。 “使用其他望远镜，这些目标看起来就像普通的恒星形成星系，而不是活跃的超大质量黑洞，”芬克尔斯坦补充道。
韦伯望远镜的敏感光谱还使这些研究人员能够测量早期宇宙中星系的精确距离，从而测量其年龄。 研究人员还确定了大爆炸后 470 至 6.75 亿年中存在的 11 个星系。它们不仅极其遥远，而且检测到如此多的明亮星系这一事实也值得注意。研究人员推测，韦伯探测到的星系比在这些距离发现的要少。 “韦伯返回的大量远程星系的详细光谱让我不知所措，”阿拉巴尔·哈罗说。 “这些数据绝对令人难以置信。”
这些星系正在迅速形成恒星，但化学成分尚未像离我们较近的那些星系那样丰富。 ”藤本解释道。 “这个星系群，以及我们未来可能发现的其他遥远星系，可能会改变我们对整个宇宙历史中恒星形成和星系演化的理解。”
这些只是 CEERS 调查的第一个突破性发现。 “到目前为止，对早期宇宙物体的研究主要是理论上的，”芬克尔斯坦说。 “有了韦伯，我们不仅可以看到极远距离的黑洞和星系，现在还可以开始精确测量它们。这就是这台望远镜的巨大威力。”未来，韦伯的数据也有可能被用来修正研究人员关于黑洞在宇宙历史的最初几亿年中如何生长和演化的模型。
参考资料：
https://www.nasaspaceflight.com/2023/07/webb-ceers1019/
