去年8月，美國科爾比學(xué)院天體物理學(xué)家Dale Kocevski在預(yù)印本服務(wù)器arXiv上公布了一篇論文，其中包含了一些關(guān)于詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）在一次宇宙觀測中發(fā)現(xiàn)的黑洞的初步數(shù)據(jù)。這篇文章現(xiàn)在已經(jīng)正式發(fā)表了，但它并沒有預(yù)測到JWST會給神秘的天體帶來革命性的見解。
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在那篇論文公布幾周后，發(fā)現(xiàn)黑洞的大門開啟了。隨后的幾個月，一系列論文公布于預(yù)印本服務(wù)器，宣布在遙遠(yuǎn)的宇宙中存在著比天文學(xué)家想象中更多的黑洞。
就在今年8月2日，一篇論文又報道了十幾個新發(fā)現(xiàn)的黑洞。JWST憑借前所未有的能力發(fā)現(xiàn)了大量的此類天體——從許多昏暗、遙遠(yuǎn)的黑洞到少數(shù)明亮、更遙遠(yuǎn)的黑洞。
JWST的黑洞研究仍處于早期階段，天文學(xué)家表示，還有很多問題有待解決。但已經(jīng)很清楚的是，它的發(fā)現(xiàn)可以幫助科學(xué)家回答許多長期以來關(guān)于黑洞的疑問，比如它們是如何在宇宙歷史的早期形成，并迅速成長為宇宙真空，吸收周圍的一切。
黑洞有好幾種大小，但JWST探測到的是質(zhì)量是太陽數(shù)百萬到數(shù)十億倍的巨大黑洞。天文學(xué)家不確定這些黑洞是如何形成的，但它可能涉及到大質(zhì)量恒星或氣體云的坍塌，以及吸引其附近的氣體和塵埃。在這種情況下，這些黑洞的“種子”會迅速生長，直到它們變成潛伏在大多數(shù)星系中心的引力“無底洞”。
黑洞本身是不可見的ーー它們巨大的引力意味著即使是光也無法從其中逃脫。但尋找圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的過熱氣體就能發(fā)現(xiàn)黑洞，這些氣體就像水從排水管中流出一樣。在JWST之前，天文學(xué)家利用一系列空間和地面望遠(yuǎn)鏡研究黑洞。但是它們只能發(fā)現(xiàn)最亮的黑洞，包括那些相對靠近地球的黑洞。JWST則被設(shè)計用于觀測來自遙遠(yuǎn)宇宙的光，以及更遙遠(yuǎn)的黑洞，包括那些天文學(xué)家認(rèn)為太暗而無法探測到的黑洞。
宇宙中的距離可以用、被稱為紅移的量來測量——物體的紅移越高，它就越遙遠(yuǎn)，在宇宙歷史上出現(xiàn)的時間也就越早。JWST新發(fā)現(xiàn)的許多黑洞的紅移在4到6之間，這相當(dāng)于宇宙大約10億到15億年的時間。
瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院天體物理學(xué)家Jorryt Matthee說，在JWST的圖像中，這些微弱的黑洞看起來像小而不起眼的斑點，但“它們與周圍的星系明顯不同”。
到目前為止，JWST在這些紅移處發(fā)現(xiàn)的微弱黑洞數(shù)量大約是之前已知黑洞數(shù)量的10倍。
JWST 還發(fā)現(xiàn)了幾個有史以來最遙遠(yuǎn)的黑洞。記錄保持者位于一個已經(jīng)被充分研究的星系GN-z11的中心，該星系的紅移為10.6。這表明，早在宇宙大爆炸4億年后，黑洞的種子就已經(jīng)形成，并能夠創(chuàng)造出超大質(zhì)量的天體。英國劍橋大學(xué)天體物理學(xué)家Hannah übler說，即將進行的觀測將要探索GN-z11周圍過熱氣體流動的細(xì)節(jié)，這可能會揭示黑洞如何影響其周圍的空間。
JWST還在CEERS 1019星系中發(fā)現(xiàn)了一個紅移為8.7的疑似黑洞。在宇宙形成的最初5.7億年里，該黑洞以某種方式積累了太陽質(zhì)量的900萬倍。?
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.01230
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