美國(guó)宇航局望遠(yuǎn)鏡在星系UHZ1中發(fā)現(xiàn)破紀(jì)錄的黑洞
作者:知識(shí) 來(lái)源:休閑 瀏覽: 【大 中 小】 發(fā)布時(shí)間:2025-12-09 19:59:01 評(píng)論數(shù):
（神秘的美國(guó)地球uux.cn）據(jù)美國(guó)宇航局（李·莫宏）：天文學(xué)家利用美國(guó)國(guó)家航空航天局的望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了迄今為止在X射線中看到的宇航遠(yuǎn)鏡最遙遠(yuǎn)的黑洞。黑洞正處于從未被目睹過的局望早期增長(zhǎng)階段，其質(zhì)量與其宿主星系相似。星系
這個(gè)結(jié)果可能解釋了宇宙中第一批超大質(zhì)量黑洞是發(fā)現(xiàn)如何形成的。
通過結(jié)合美國(guó)宇航局錢德拉X射線天文臺(tái)和美國(guó)宇航局詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的破紀(jì)數(shù)據(jù)，一組研究人員能夠在大爆炸后4.7億年發(fā)現(xiàn)一個(gè)不斷增長(zhǎng)的黑洞黑洞的跡象。
天文學(xué)家使用錢德拉和韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了X射線探測(cè)到的最遠(yuǎn)的黑洞(在一個(gè)被稱為UHZ1的星系中)。x射線輻射是宇航遠(yuǎn)鏡超大質(zhì)量黑洞成長(zhǎng)的警示信號(hào)。這個(gè)結(jié)果可能解釋了宇宙中第一批超大質(zhì)量黑洞是局望如何形成的。這些圖像顯示了UHZ1背后的星系星系團(tuán)Abell 2744，來(lái)自Chandra的發(fā)現(xiàn)X射線和來(lái)自Webb的紅外數(shù)據(jù)，以及黑洞宿主星系UHZ1的破紀(jì)特寫。圖像：uux.cn/x射線:美國(guó)航天局/CXC/SAO/Á·科斯·博格丹；紅外:NASA/ESA/CSA/STScI；圖像處理:美國(guó)航天局/CXC/SAO/L. Frattare和K. Arcand
“我們需要韋伯找到這個(gè)非常遙遠(yuǎn)的黑洞星系，錢德拉找到它的美國(guó)超大質(zhì)量黑洞，”哈佛&史密森尼天體物理中心(CfA)的阿科斯·波格丹一世說(shuō)，他在《自然天文學(xué)》雜志上領(lǐng)導(dǎo)了一篇描述這些結(jié)果的新論文。"我們還利用了宇宙放大鏡來(lái)增加我們探測(cè)到的光量."這種放大效應(yīng)被稱為引力透鏡效應(yīng)。
波格丹一世和他的團(tuán)隊(duì)在一個(gè)名為UHZ1的星系中發(fā)現(xiàn)了黑洞，該星系位于星系團(tuán)Abell 2744的方向，距離地球35億光年。然而，韋伯的數(shù)據(jù)顯示，該星系比星團(tuán)更遙遠(yuǎn)，距離地球132億光年，當(dāng)時(shí)宇宙只有其當(dāng)前年齡的3%。
隨后，錢德拉進(jìn)行了兩周多的觀察，發(fā)現(xiàn)這個(gè)星系中存在強(qiáng)烈的、過熱的X射線氣體——這是一個(gè)不斷增長(zhǎng)的超大質(zhì)量黑洞的標(biāo)志。來(lái)自該星系的光和來(lái)自其超大質(zhì)量黑洞周圍氣體的X射線被Abell 2744中的介入物質(zhì)放大了約4倍(由于引力透鏡)，增強(qiáng)了韋伯探測(cè)到的紅外信號(hào)，并允許錢德拉探測(cè)到微弱的X射線源。
這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解一些超大質(zhì)量黑洞如何在大爆炸后很快達(dá)到巨大質(zhì)量非常重要。它們是直接從巨大的氣體云坍縮中形成的嗎？這種坍縮產(chǎn)生了大約10，000到100，000個(gè)太陽(yáng)重的黑洞？或者它們來(lái)自最初恒星的爆炸，這些恒星產(chǎn)生的黑洞只有10到100個(gè)太陽(yáng)重？
“黑洞一旦形成，其增長(zhǎng)速度是有物理限制的，但那些天生質(zhì)量更大的黑洞會(huì)領(lǐng)先一步。普林斯頓大學(xué)的安迪·古爾丁說(shuō):“這就像種下一顆樹苗，比從一粒種子開始種植要花更少的時(shí)間長(zhǎng)成一棵大樹。”。古爾丁是《自然天文學(xué)》論文的合著者，也是天體物理學(xué)雜志《快報(bào)》上一篇新論文的第一作者，該論文利用韋伯的光譜報(bào)告了銀河系的距離和質(zhì)量。
波格丹一世的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了強(qiáng)有力的證據(jù)，證明新發(fā)現(xiàn)的黑洞是巨大的。根據(jù)X射線的亮度和能量，它的質(zhì)量估計(jì)在1千萬(wàn)到1億個(gè)太陽(yáng)之間。這一質(zhì)量范圍與其所在星系中所有恒星的質(zhì)量范圍相似，這與附近宇宙中星系中心的黑洞形成鮮明對(duì)比，這些黑洞通常只包含其宿主星系恒星質(zhì)量的十分之一左右。
年輕時(shí)黑洞的巨大質(zhì)量，加上它產(chǎn)生的X射線數(shù)量和韋伯探測(cè)到的星系亮度，都與2017年耶魯大學(xué)的合著者Priyamvada Natarajan的理論預(yù)測(cè)一致，即一個(gè)“超大黑洞”，直接由一個(gè)巨大的氣體云坍塌形成。
納塔拉詹說(shuō):“我們認(rèn)為這是首次探測(cè)到‘超大黑洞’，也是迄今為止獲得的最好證據(jù)，證明一些黑洞是由大規(guī)模氣體云形成的。”“我們第一次看到超大質(zhì)量黑洞在落后之前的短暫階段，其重量大約相當(dāng)于其星系中的恒星。”
研究人員計(jì)劃利用這一結(jié)果以及從韋伯那里獲得的其他結(jié)果，并結(jié)合其他望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)，來(lái)填充早期宇宙的更大圖像。
美國(guó)宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡先前顯示，來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的光被中間星系團(tuán)中的物質(zhì)高度放大，這為這里描述的韋伯和錢德拉觀測(cè)提供了部分動(dòng)機(jī)。
描述波格丹一世團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果的論文發(fā)表在《自然·天文學(xué)》上，預(yù)印本可在網(wǎng)上獲得。
兩篇論文中使用的韋伯?dāng)?shù)據(jù)是一項(xiàng)調(diào)查的一部分，該調(diào)查名為“再電離時(shí)代之前的超深Nirspec和nirCam觀測(cè)”。由UNCOVER團(tuán)隊(duì)成員安迪·古爾丁領(lǐng)導(dǎo)的論文發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。合著者包括其他UNCOVER團(tuán)隊(duì)成員，加上波格丹一世和納塔拉詹。一篇將觀測(cè)到的UHZ1特性與超大黑洞星系的理論模型進(jìn)行比較的詳細(xì)解釋論文即將發(fā)表。
NASA的馬歇爾太空飛行中心管理著錢德拉計(jì)劃。史密森天體物理天文臺(tái)的錢德拉X射線中心控制著馬薩諸塞州劍橋的科學(xué)操作和馬薩諸塞州伯靈頓的飛行操作。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的太空科學(xué)天文臺(tái)。韋伯正在解開我們太陽(yáng)系的謎團(tuán)，觀察其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢谩ebb是由NASA及其合作伙伴ESA(歐洲航天局)和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)國(guó)際計(jì)劃。
這個(gè)結(jié)果可能解釋了宇宙中第一批超大質(zhì)量黑洞是發(fā)現(xiàn)如何形成的。
通過結(jié)合美國(guó)宇航局錢德拉X射線天文臺(tái)和美國(guó)宇航局詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的破紀(jì)數(shù)據(jù)，一組研究人員能夠在大爆炸后4.7億年發(fā)現(xiàn)一個(gè)不斷增長(zhǎng)的黑洞黑洞的跡象。
天文學(xué)家使用錢德拉和韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了X射線探測(cè)到的最遠(yuǎn)的黑洞(在一個(gè)被稱為UHZ1的星系中)。x射線輻射是宇航遠(yuǎn)鏡超大質(zhì)量黑洞成長(zhǎng)的警示信號(hào)。這個(gè)結(jié)果可能解釋了宇宙中第一批超大質(zhì)量黑洞是局望如何形成的。這些圖像顯示了UHZ1背后的星系星系團(tuán)Abell 2744，來(lái)自Chandra的發(fā)現(xiàn)X射線和來(lái)自Webb的紅外數(shù)據(jù)，以及黑洞宿主星系UHZ1的破紀(jì)特寫。圖像：uux.cn/x射線:美國(guó)航天局/CXC/SAO/Á·科斯·博格丹；紅外:NASA/ESA/CSA/STScI；圖像處理:美國(guó)航天局/CXC/SAO/L. Frattare和K. Arcand
“我們需要韋伯找到這個(gè)非常遙遠(yuǎn)的黑洞星系，錢德拉找到它的美國(guó)超大質(zhì)量黑洞，”哈佛&史密森尼天體物理中心(CfA)的阿科斯·波格丹一世說(shuō)，他在《自然天文學(xué)》雜志上領(lǐng)導(dǎo)了一篇描述這些結(jié)果的新論文。"我們還利用了宇宙放大鏡來(lái)增加我們探測(cè)到的光量."這種放大效應(yīng)被稱為引力透鏡效應(yīng)。
波格丹一世和他的團(tuán)隊(duì)在一個(gè)名為UHZ1的星系中發(fā)現(xiàn)了黑洞，該星系位于星系團(tuán)Abell 2744的方向，距離地球35億光年。然而，韋伯的數(shù)據(jù)顯示，該星系比星團(tuán)更遙遠(yuǎn)，距離地球132億光年，當(dāng)時(shí)宇宙只有其當(dāng)前年齡的3%。
隨后，錢德拉進(jìn)行了兩周多的觀察，發(fā)現(xiàn)這個(gè)星系中存在強(qiáng)烈的、過熱的X射線氣體——這是一個(gè)不斷增長(zhǎng)的超大質(zhì)量黑洞的標(biāo)志。來(lái)自該星系的光和來(lái)自其超大質(zhì)量黑洞周圍氣體的X射線被Abell 2744中的介入物質(zhì)放大了約4倍(由于引力透鏡)，增強(qiáng)了韋伯探測(cè)到的紅外信號(hào)，并允許錢德拉探測(cè)到微弱的X射線源。
這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解一些超大質(zhì)量黑洞如何在大爆炸后很快達(dá)到巨大質(zhì)量非常重要。它們是直接從巨大的氣體云坍縮中形成的嗎？這種坍縮產(chǎn)生了大約10，000到100，000個(gè)太陽(yáng)重的黑洞？或者它們來(lái)自最初恒星的爆炸，這些恒星產(chǎn)生的黑洞只有10到100個(gè)太陽(yáng)重？
“黑洞一旦形成，其增長(zhǎng)速度是有物理限制的，但那些天生質(zhì)量更大的黑洞會(huì)領(lǐng)先一步。普林斯頓大學(xué)的安迪·古爾丁說(shuō):“這就像種下一顆樹苗，比從一粒種子開始種植要花更少的時(shí)間長(zhǎng)成一棵大樹。”。古爾丁是《自然天文學(xué)》論文的合著者，也是天體物理學(xué)雜志《快報(bào)》上一篇新論文的第一作者，該論文利用韋伯的光譜報(bào)告了銀河系的距離和質(zhì)量。
波格丹一世的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到了強(qiáng)有力的證據(jù)，證明新發(fā)現(xiàn)的黑洞是巨大的。根據(jù)X射線的亮度和能量，它的質(zhì)量估計(jì)在1千萬(wàn)到1億個(gè)太陽(yáng)之間。這一質(zhì)量范圍與其所在星系中所有恒星的質(zhì)量范圍相似，這與附近宇宙中星系中心的黑洞形成鮮明對(duì)比，這些黑洞通常只包含其宿主星系恒星質(zhì)量的十分之一左右。
年輕時(shí)黑洞的巨大質(zhì)量，加上它產(chǎn)生的X射線數(shù)量和韋伯探測(cè)到的星系亮度，都與2017年耶魯大學(xué)的合著者Priyamvada Natarajan的理論預(yù)測(cè)一致，即一個(gè)“超大黑洞”，直接由一個(gè)巨大的氣體云坍塌形成。
納塔拉詹說(shuō):“我們認(rèn)為這是首次探測(cè)到‘超大黑洞’，也是迄今為止獲得的最好證據(jù)，證明一些黑洞是由大規(guī)模氣體云形成的。”“我們第一次看到超大質(zhì)量黑洞在落后之前的短暫階段，其重量大約相當(dāng)于其星系中的恒星。”
研究人員計(jì)劃利用這一結(jié)果以及從韋伯那里獲得的其他結(jié)果，并結(jié)合其他望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)，來(lái)填充早期宇宙的更大圖像。
美國(guó)宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡先前顯示，來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的光被中間星系團(tuán)中的物質(zhì)高度放大，這為這里描述的韋伯和錢德拉觀測(cè)提供了部分動(dòng)機(jī)。
描述波格丹一世團(tuán)隊(duì)研究結(jié)果的論文發(fā)表在《自然·天文學(xué)》上，預(yù)印本可在網(wǎng)上獲得。
兩篇論文中使用的韋伯?dāng)?shù)據(jù)是一項(xiàng)調(diào)查的一部分，該調(diào)查名為“再電離時(shí)代之前的超深Nirspec和nirCam觀測(cè)”。由UNCOVER團(tuán)隊(duì)成員安迪·古爾丁領(lǐng)導(dǎo)的論文發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上。合著者包括其他UNCOVER團(tuán)隊(duì)成員，加上波格丹一世和納塔拉詹。一篇將觀測(cè)到的UHZ1特性與超大黑洞星系的理論模型進(jìn)行比較的詳細(xì)解釋論文即將發(fā)表。
NASA的馬歇爾太空飛行中心管理著錢德拉計(jì)劃。史密森天體物理天文臺(tái)的錢德拉X射線中心控制著馬薩諸塞州劍橋的科學(xué)操作和馬薩諸塞州伯靈頓的飛行操作。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的太空科學(xué)天文臺(tái)。韋伯正在解開我們太陽(yáng)系的謎團(tuán)，觀察其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢谩ebb是由NASA及其合作伙伴ESA(歐洲航天局)和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)國(guó)際計(jì)劃。