由德州奧斯汀分校宇宙前沿中心領導的一個國際天文學家小組發(fā)現了迄今為止證實的最遙遠的黑洞。2025年8月6日，他們的研究發(fā)表在《天體物理學雜志通訊》上。
它和它稱之為家的星系CAPERS-LRD-z9在宇宙大爆炸后5億年存在。那是大約133億年前，當時宇宙的年齡只有現在的3%。因此，它提供了一個無與倫比的機會來研究這個神秘時代的結構和演變。
“雖然天文學家已經發(fā)現了一些更遙遠的候選者，但他們還沒有找到與黑洞相關的獨特光譜特征。”德州奧斯汀分校宇宙前沿中心的研究合著者兼主任史蒂文芬克爾斯坦說。
天文學家使用光譜學將光分成不同的波長，以研究物體的特性。他們通過尋找快速移動氣體的跡象來探測黑洞。遠離我們的氣體發(fā)出的光在繞著黑洞旋轉并落入黑洞時，被拉伸成相當紅的波長，而來自我們的氣體發(fā)出的光被壓縮成更藍的波長。
“創(chuàng)造這種簽名的東西不多。這個星系就有!”泰勒解釋道。
在他們的搜索中，科學家們使用了詹姆斯韋伯太空望遠鏡的CAPERS (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey)項目的信息。CAPERS提供了最外層邊緣的觀測，而2021年發(fā)射的JWST提供了最廣闊的太空視野。
CAPERS-LRD-z9最初是作為一個有趣的點出現在該計劃的圖像中，后來被發(fā)現屬于一個名為“小紅點”的全新星系。這些紅色星系非常明亮，非常緊湊，只存在于宇宙的前15億年。
“小紅點的發(fā)現是早期JWST數據的一個重大驚喜，因為它們看起來與哈勃太空望遠鏡看到的星系完全不同?，F在，我們正在弄清楚它們是什么樣子的，以及它們是如何形成的，”芬克爾斯坦解釋說。
這就是CAPERS-LRD-z9可能為天文學家提供的幫助。
首先，這個星系增加了越來越多的證據，證明超大質量黑洞是小紅點驚人亮度的原因。正常情況下，這種亮度會指向一個充滿恒星的星系。但在小紅點出現的時代，恒星數量似乎不太可能如此龐大。
另一方面，黑洞發(fā)出明亮的輻射。這是因為它們壓縮和加熱它們消耗的材料，產生大量的光和能量。天文學家在小紅點中發(fā)現了這種關系的一個驚人例子，他們證實了CAPERS-LRD-z9中小紅點的存在。
新發(fā)現的星系可能會為小紅點獨特的紅色色彩之謎提供潛在的見解。這可能是由于黑洞周圍有一團稠密的氣體云，當它穿過黑洞時，氣體云將光線扭曲成更紅的波長。
“我們在其他星系中看到過這些云。當我們將這個物體與其他來源進行比較時，它是一模一樣的?！碧├战忉屨f。
這個星系也因其巨大的黑洞而聞名。據估計，它的質量是太陽的3億倍，幾乎是其星系中所有恒星的一半。即使在超大質量黑洞中，這也是非常大的。
在宇宙歷史的早期就發(fā)現了如此巨大的黑洞，這為科學家們探索這些宇宙巨人是如何形成的提供了難得的機會。后來宇宙中的黑洞有足夠的時間生長。然而，在最初的幾億年內形成的行星就不會。
芬克爾斯坦補充說：“越來越多的證據表明，早期黑洞的增長速度比我們想象的要快得多，或者它們一開始就比我們的模型預測的要大得多?！?/p>
為了繼續(xù)對CAPERS-LRD-z9的研究，研究小組希望利用JWST收集更多、更高分辨率的觀測數據。這可能會進一步闡明黑洞在小紅點形成過程中所起的作用。
泰勒說：“這對我們來說是一個很好的測試對象，直到最近我們才能夠研究早期黑洞的演化，我們很高興看到我們能從這個獨特的物體中學到什么?！?/p>
另外的研究數據來自基特峰國家天文臺的暗能量光譜儀器(DESI)，這是NSF NOIRLab的一個倡議。
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