天文學(xué)家觀察到宇宙中一些最早的類星體周圍難以捉摸的星光
詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡的圖像顯示了J0148類星體的紅色圓圈。兩個(gè)插圖顯示，學(xué)家星體星光頂部是觀察廈門海滄外圍上門（本地高端外圍）外圍vx《134+8006/5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)中心黑洞，底部是到宇的類宿主星系的恒星發(fā)射。圖片來(lái)源：uux.cn岳明昊，宙中最早周圍安娜克里斯蒂娜·艾勒斯提供；國(guó)家航空和航天局
（神秘的難捉地球uux.cn）據(jù)麻省理工學(xué)院（Jennifer Chu）：麻省理工學(xué)院的天文學(xué)家觀察到了宇宙中一些最早的類星體周圍難以捉摸的星光。這些遙遠(yuǎn)的天文信號(hào)可以追溯到130多億年前的宇宙嬰兒期，揭示了第一批黑洞和星系是學(xué)家星體星光如何進(jìn)化的線索。
類星體是觀察活躍星系的熾熱中心，它們的到宇的類核心有一個(gè)永不滿足的超大質(zhì)量黑洞。大多數(shù)星系都有一個(gè)中心黑洞，宙中最早周圍偶爾會(huì)吞噬氣體和恒星碎片，難捉當(dāng)物質(zhì)向黑洞旋轉(zhuǎn)時(shí)，天文廈門海滄外圍上門（本地高端外圍）外圍vx《134+8006/5952》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)會(huì)以發(fā)光環(huán)的學(xué)家星體星光形式產(chǎn)生短暫的光爆發(fā)。
相比之下，觀察類星體可以在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)消耗大量物質(zhì)，產(chǎn)生一個(gè)極其明亮和持久的環(huán)——事實(shí)上，如此明亮，以至于類星體是宇宙中最明亮的物體之一。
因?yàn)轭愋求w非常明亮，所以它們的亮度超過(guò)了它們所在星系的其他部分。但麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)首次能夠觀察到來(lái)自三個(gè)古老類星體宿主星系中恒星的微弱光線。
基于這種難以捉摸的恒星光，研究人員估計(jì)了每個(gè)宿主星系的質(zhì)量，并將其與中心超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量進(jìn)行了比較。他們發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)代類星體相比，這些類星體的中心黑洞相對(duì)于宿主星系的質(zhì)量要大得多。
今天發(fā)表在《天體物理雜志》上的這一發(fā)現(xiàn)，可能會(huì)揭示最早的超大質(zhì)量黑洞是如何在相對(duì)較短的宇宙時(shí)間內(nèi)成長(zhǎng)，卻變得如此巨大的。特別是，那些最早的怪物黑洞可能是從比現(xiàn)代黑洞更大的“種子”中發(fā)芽的。
麻省理工學(xué)院卡夫利天體物理與空間研究所的博士后、研究作者岳明浩說(shuō)：“宇宙存在后，出現(xiàn)了種子黑洞，這些黑洞消耗了物質(zhì)，并在很短的時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)。”。“其中一個(gè)大問(wèn)題是了解那些巨大的黑洞是如何長(zhǎng)得如此之大、如此之快的。”
麻省理工學(xué)院物理學(xué)助理教授、研究作者Anna Christina Eilers說(shuō)：“在宇宙還處于嬰兒期的時(shí)候，這些黑洞的質(zhì)量是太陽(yáng)的數(shù)十億倍。”。“我們的研究結(jié)果表明，在早期宇宙中，超大質(zhì)量黑洞可能比宿主星系更早獲得質(zhì)量，而最初的黑洞種子可能比今天更大。”
Eilers和Yue的合著者包括麻省理工學(xué)院Kavli主任Robert Simcoe、麻省理工大學(xué)哈勃研究員和博士后Rohan Naidu，以及瑞士、奧地利、日本和北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的合作者。
耀眼的核心
自20世紀(jì)60年代天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)類星體以來(lái)，類星體的極端光度就一直很明顯。當(dāng)時(shí)，他們假設(shè)類星體的光來(lái)自一個(gè)類似恒星的“點(diǎn)源”。科學(xué)家們將這些物體命名為“類星體”，即“準(zhǔn)恒星”物體的組合體。
自從第一次觀測(cè)以來(lái)，科學(xué)家們已經(jīng)意識(shí)到，類星體實(shí)際上不是恒星起源的，而是由位于星系中心的強(qiáng)大而持久的超大質(zhì)量黑洞吸積產(chǎn)生的，這些黑洞也有恒星，與它們耀眼的核心相比，恒星要暗得多。
將類星體中心黑洞的光與宿主星系恒星的光分離是一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作。這項(xiàng)任務(wù)有點(diǎn)像在中央巨大的探照燈周圍辨別螢火蟲。但近年來(lái)，隨著美國(guó)國(guó)家航空航天局詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）的發(fā)射，天文學(xué)家有了更好的機(jī)會(huì)做到這一點(diǎn)，該望遠(yuǎn)鏡能夠比任何現(xiàn)有的天文臺(tái)更早地進(jìn)行觀測(cè)，并且具有更高的靈敏度和分辨率。
在他們的新研究中，Yue和Eilers利用JWST上的專用時(shí)間，從2022年秋天到次年春天，間歇性地觀測(cè)了六個(gè)已知的古老類星體。該團(tuán)隊(duì)總共收集了對(duì)這六個(gè)遙遠(yuǎn)天體的120多個(gè)小時(shí)的觀測(cè)。
岳說(shuō)：“類星體的亮度比宿主星系高出幾個(gè)數(shù)量級(jí)。以前的圖像不夠清晰，無(wú)法區(qū)分宿主星系及其所有恒星的樣子。”。“現(xiàn)在，我們第一次能夠通過(guò)非常仔細(xì)地建模JWST對(duì)這些類星體的清晰圖像來(lái)揭示這些恒星發(fā)出的光。”
輕平衡
該團(tuán)隊(duì)評(píng)估了JWST收集的六個(gè)遙遠(yuǎn)類星體中每一個(gè)的成像數(shù)據(jù)，他們估計(jì)這些類星體的年齡約為130億年。這些數(shù)據(jù)包括對(duì)每個(gè)類星體不同波長(zhǎng)的光的測(cè)量。研究人員將這些數(shù)據(jù)輸入到一個(gè)模型中，該模型顯示有多少光可能來(lái)自緊湊的“點(diǎn)光源”，如中心黑洞的吸積盤，而不是更漫射的光源，如來(lái)自宿主星系周圍散射恒星的光。
通過(guò)這一建模，研究小組將每個(gè)類星體的光分為兩部分：來(lái)自中心黑洞光盤的光和來(lái)自宿主星系更漫射恒星的光。兩個(gè)光源的光量都反映了它們的總質(zhì)量。研究人員估計(jì)，對(duì)于這些類星體，中心黑洞的質(zhì)量與宿主星系的質(zhì)量之比約為1:10。他們意識(shí)到，這與今天1:1000的質(zhì)量平衡形成了鮮明對(duì)比，在今天的質(zhì)量平衡中，最近形成的黑洞與宿主星系相比質(zhì)量要小得多。
Eilers解釋道：“這告訴我們什么是首先生長(zhǎng)的：是黑洞首先生長(zhǎng)，然后星系趕上了嗎？還是星系及其恒星首先生長(zhǎng)，并控制和調(diào)節(jié)黑洞的生長(zhǎng)？”。“我們看到，早期宇宙中的黑洞似乎比它們的宿主星系生長(zhǎng)得更快。這是初步證據(jù)，表明當(dāng)時(shí)最初的黑洞種子可能更大。”
岳補(bǔ)充道：“在最初的十億年里，一定有某種機(jī)制使黑洞比宿主星系更早地獲得質(zhì)量。”。“這是我們看到的第一個(gè)證據(jù)，令人興奮。” |
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