在時(shí)間的黎明，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了有史以來(lái)最早的黑洞

從時(shí)空鴻溝中閃爍的微光是最早的黑洞我們見過(guò)。

由劍橋大學(xué)天體物理學(xué)家羅伯托·馬約利諾（Roberto Maiolino）領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)探測(cè)到的光是黑洞宿主星系發(fā)出的火焰，因?yàn)樗鼰o(wú)情地向事件視界旋轉(zhuǎn)。在4億年后出現(xiàn)大爆炸，這個(gè)黑洞已經(jīng)很大了——大約是太陽(yáng)質(zhì)量的160萬(wàn)倍。

這一發(fā)現(xiàn)似乎證實(shí)了早期宇宙中超大質(zhì)量黑洞形成的直接坍縮模型，而不是從大恒星質(zhì)量的東西中漫長(zhǎng)而緩慢的吸積過(guò)程。

“在宇宙中看到如此巨大的黑洞還為時(shí)過(guò)早，因此我們必須考慮它們可能形成的其他方式，”Maiolino說(shuō)。

“非常早期的星系非常富含氣體，所以它們就像自助餐一樣黑洞."

有問(wèn)題的星系是我們以前見過(guò)的星系。它被命名為GN-z11，它是幾年前發(fā)現(xiàn)根據(jù)哈勃望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，它是我們?cè)谟钪嬷锌吹降淖钤绲男窍怠墓庖呀?jīng)傳播了 134 億年才到達(dá)我們身邊（大爆炸發(fā)生在大約 138 億年前）。此后，這一記錄被打破了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)結(jié)果（JWST），但 GN-z11 還遠(yuǎn)未完成。

JWST在GN-z11發(fā)現(xiàn)后發(fā)射升空，為觀察遙遠(yuǎn)的宇宙提供了前所未有的靈敏度。因此，Maiolino和他的團(tuán)隊(duì)使用新的太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)GN-z11進(jìn)行了比哈勃望遠(yuǎn)鏡更詳細(xì)的觀察，以了解可能潛伏在遙遠(yuǎn)星系中心的東西。

JWST的觀測(cè)捕獲了來(lái)自銀河系的光譜，研究人員在詳細(xì)分析中將其分開，以了解GN-z11的光是如何產(chǎn)生的。在光譜中，他們發(fā)現(xiàn)了吸積的特征 - 黑洞吞噬物質(zhì)的過(guò)程。

眾所周知，黑洞本身不會(huì)產(chǎn)生光。在一定程度上接近黑洞的中心，稱為事件視界，引力變得如此強(qiáng)大，以至于光的速度不足以逃脫它的拉力。但在事件視界之外，物質(zhì)在黑洞周圍的極端環(huán)境中旋轉(zhuǎn)和翻騰，形成一個(gè)送入其中的圓盤。

這個(gè)吸積盤絕對(duì)閃耀著光芒，在重力和摩擦的加熱下，主宰著其宿主星系的光芒。研究人員發(fā)現(xiàn)，這是照亮GN-z11的光源。

事實(shí)上，黑洞的進(jìn)食速度如此之快，以至于它可能會(huì)扼殺嬰兒星系：當(dāng)它進(jìn)食時(shí)，一個(gè)黑洞開始散發(fā)出來(lái)強(qiáng)大的核風(fēng)這最終會(huì)吹走銀河系中所有的恒星形成氣體，導(dǎo)致一個(gè)靜止的物體在太空中平靜地漂流，形成很少的新恒星。

研究人員認(rèn)為，GN-z11是一個(gè)非常小的星系，比銀河系小100倍左右。按照它的黑洞似乎正在進(jìn)食的速度，氣體很快就會(huì)被掃到星際空間。在這個(gè)過(guò)程中，這將切斷黑洞的生長(zhǎng)，因?yàn)樗底吡巳魏慰梢杂米鳌笆澄铩钡奈镔|(zhì)。

黑洞的大小太大了，不可能是在大爆炸后的4億年里由恒星大小的東西形成的;但在這方面，它可以加入俱樂(lè)部。天文學(xué)家認(rèn)為，在早期宇宙中，黑洞可能直接由巨大物質(zhì)團(tuán)塊的引力坍縮形成。

此外，由于星系的中心似乎都有一個(gè)黑洞，因此有理由認(rèn)為任何早期用JWST發(fā)現(xiàn)的星系也會(huì)有黑洞。

但GN-z11是最早被證實(shí)和測(cè)量的，在宇宙誕生之初，在被稱為再電離時(shí)代.在這個(gè)時(shí)代之前，空間是不透明的;只有當(dāng)物質(zhì)被再電離時(shí)，空間才變得透明，光才能自由流動(dòng)。

宇宙學(xué)的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題是電離輻射的來(lái)源。GN-z11表明黑洞發(fā)揮了作用。

“GN-z11是[早期宇宙]中第一個(gè)在光譜學(xué)上得到證實(shí)的超亮星系，并且對(duì)它進(jìn)行如此詳細(xì)的光譜分析是可行的。研究人員在他們的論文中寫道.

“我們的分析揭示的活躍星系核情景為GN-z11的異常光度提供了自然的解釋。如果這代表了JWST在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)的更廣泛的發(fā)光星系，那么它將大大緩解模型和模擬的緊張關(guān)系，并可能表明活動(dòng)星系核在宇宙再電離中發(fā)揮更強(qiáng)的作用。

該研究已發(fā)表在自然界.

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