天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)早期宇宙中存在重黑洞種子的證據(jù)
來源：桑間濮上網(wǎng)
時(shí)間：2025-11-27 06:37:49
一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的插圖，其質(zhì)量是首次太陽的幾十億倍。這些宇宙巨人是發(fā)現(xiàn)杭州西湖約炮（約上門服務(wù)）外圍女接待電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)從巨大的黑洞種子中成長起來的嗎？(圖片來源:uux.cn/NASA)
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：天文學(xué)家可能發(fā)現(xiàn)了早期宇宙中重黑洞“種子”的第一個(gè)證據(jù)。
這些所謂的早期中存重黑種子可以幫助解釋一些質(zhì)量相當(dāng)于太陽數(shù)百萬甚至數(shù)十億倍的超大質(zhì)量黑洞如何在大爆炸后不到10億年的時(shí)間里快速增長。
潛在地，宇宙重黑洞種子是洞種的證質(zhì)量大約是我們太陽的4000萬倍的黑洞。它們被認(rèn)為是天文由一團(tuán)巨大的氣體云直接坍縮而形成的，不像你所看到的首次那種典型的黑洞，那種黑洞是發(fā)現(xiàn)在一顆大質(zhì)量恒星走到生命盡頭并在自身引力下坍縮而產(chǎn)生的。理論上擁有如此重的早期中存重黑黑洞種子的星系被稱為超大黑洞星系(obg)。
這些星系可能非常遙遠(yuǎn)，宇宙用我們的洞種的證望遠(yuǎn)鏡可以看到，因?yàn)樗鼈兪翘煳?strong>杭州西湖約炮（約上門服務(wù)）外圍女接待電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)我們138億歲的宇宙大約4億歲時(shí)的樣子。現(xiàn)在，首次科學(xué)家們可能已經(jīng)最終確定了其中一個(gè)obg。發(fā)現(xiàn)
由哈佛&史密森尼天體物理中心研究員Akos Bogdán領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，在使用詹姆斯韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)和美國宇航局的錢德拉X射線天文臺(tái)研究類星體時(shí)，首次探測(cè)到了一個(gè)具有黑洞質(zhì)量特征的物體。類星體由超大質(zhì)量黑洞提供動(dòng)力，是極其明亮、活躍的星系心臟。事實(shí)上，它們非常明亮，比所在星系中每一顆恒星的總和還要亮。
Bogdán和其他研究人員研究的那個(gè)星系生活在一個(gè)名為UHZ1的星系中。
事實(shí)證明，來自JWST和錢德拉的關(guān)于UHZ1的數(shù)據(jù)與OBG的預(yù)期一致。研究小組通過接入Chandra發(fā)現(xiàn)了X射線輻射，這些輻射表明了與類星體相關(guān)的一個(gè)進(jìn)食或“吸積”黑洞，這在將周圍的星系識(shí)別為OBG時(shí)尤其引人注目。
研究人員還將他們的觀察結(jié)果與重黑洞種子快速生長的模擬進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)兩者之間有很好的匹配。在這次比較中，他們發(fā)現(xiàn)最適合的是一顆10，000個(gè)太陽質(zhì)量的種子，它生長了幾億年。
“基于觀察到的UHZ1的多波長特性與理論模型模板預(yù)測(cè)之間的良好一致性，我們認(rèn)為UHZ1是第一個(gè)被探測(cè)到的OBG候選者，其紅移得到了光譜確認(rèn)，”作者在解釋這一發(fā)現(xiàn)的論文中寫道。“因此，作為第一個(gè)OBG候選者，UHZ1為早期宇宙直接坍縮形成沉重的初始種子提供了令人信服的證據(jù)。”
重的種子是如何促進(jìn)黑洞生長的
超大質(zhì)量黑洞的巨大尺寸并沒有給科學(xué)家?guī)硖嗦闊＿@是因?yàn)檫@些宇宙巨人已經(jīng)通過吸收周圍的氣體和塵埃以及與其他黑洞合并而成長了數(shù)十億年。例如，銀河系中心的人馬座A* (Sgr A*)有足夠的時(shí)間增長到太陽質(zhì)量的450萬倍。位于一個(gè)名為M87的星系中心的黑洞設(shè)法變得更大，大約是我們恒星質(zhì)量的50億倍。
但是，因?yàn)檫@些增長機(jī)制估計(jì)會(huì)發(fā)生數(shù)十億年，所以發(fā)現(xiàn)類似的超大質(zhì)量黑洞存在于大爆炸后僅5億年至僅10億年之間是具有挑戰(zhàn)性的。那些質(zhì)量聚集方法不會(huì)有足夠的時(shí)間產(chǎn)生如此巨大的黑洞。然而，這正是天文學(xué)家用JWST和其他儀器研究早期宇宙時(shí)所發(fā)現(xiàn)的。
“這就像看到一個(gè)家庭走在街上，他們有兩個(gè)六英尺高的青少年，但他們也有一個(gè)六英尺高的蹣跚學(xué)步的孩子。這有點(diǎn)問題。這個(gè)蹣跚學(xué)步的孩子怎么長得這么高？”約翰·里根，梅努斯大學(xué)的研究員，沒有參與這項(xiàng)研究，告訴Space.com。“宇宙中的超大質(zhì)量黑洞也是如此。它們是如何這么快變得如此巨大的？”
有一種理論認(rèn)為，這些黑洞是從較小的黑洞“種子”成長起來的，從而在質(zhì)量增長過程中領(lǐng)先一步
在這方面有兩種主要的思路。一方面，專家認(rèn)為超大質(zhì)量黑洞可能是由質(zhì)量約為太陽10到100倍的輕黑洞種子形成的。理論上，這些光種子將通過恒星質(zhì)量黑洞產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制誕生，即宇宙第一代恒星的死亡和坍縮。
另一方面，早期的超大質(zhì)量黑洞可能是從質(zhì)量約為太陽質(zhì)量10萬倍的重種子黑洞發(fā)展而來的。這些黑洞可能是由大質(zhì)量物質(zhì)云的坍縮直接形成的，因此完全跳過了其他黑洞的“恒星階段”。天文學(xué)家將這種黑洞稱為直接坍縮黑洞(DCBHs)。
這些DCBHs隨后會(huì)隨著星系合并而增長，這在早期宇宙中很常見，也會(huì)為這些空洞帶來氣體和塵埃供應(yīng)。最終，其他黑洞可能會(huì)與這些黑洞相撞并融合。
里根把這比作六英尺高的蹣跚學(xué)步的嬰兒出生時(shí)有三英尺長。這仍然有點(diǎn)令人困惑(也許有點(diǎn)令人不安)，但它更好地解釋了蹣跚學(xué)步的孩子是如何如此迅速地長到成人的尺寸的，至少比蹣跚學(xué)步的孩子一開始就有普通嬰兒的長度要容易得多。
其他較小的黑洞種子預(yù)計(jì)不會(huì)產(chǎn)生obg，因此UHZ1作為這樣一個(gè)星系的識(shí)別支持了重黑洞種子的存在，并為它們?cè)谠缙诔筚|(zhì)量黑洞增長中的作用提供了可信度。
然而，作者自己指出了他們研究的局限性，并敦促在推斷UHZ1內(nèi)黑洞的增長達(dá)到超大質(zhì)量狀態(tài)時(shí)要謹(jǐn)慎。他們還認(rèn)為，這種生長的可能性在很大程度上取決于潛在種子所處的環(huán)境，有大量的氣體和灰塵來支持它的生長。
在證實(shí)重種子黑洞的數(shù)量以及它們與嬰兒宇宙中超大質(zhì)量黑洞的聯(lián)系之前，還有大量的研究必須進(jìn)行，但這些發(fā)現(xiàn)至少代表了正確方向上的一步。
“隨著JWST在未來的周期中探測(cè)到更多[遙遠(yuǎn)和早期]吸積黑洞，我們計(jì)劃分析這些來源，用錢德拉研究可能的X射線對(duì)應(yīng)物，并對(duì)obg和重播種物理學(xué)有更深入的理解，”該團(tuán)隊(duì)總結(jié)道。
“這一發(fā)現(xiàn)為重種子假說提供了更多的證據(jù)，”里根告訴Space.com。“結(jié)合已經(jīng)觀察到的其他JWST黑洞質(zhì)量，我想說，證據(jù)的重量現(xiàn)在強(qiáng)烈指向超大質(zhì)量黑洞增長的沉重種子場(chǎng)景。”
該團(tuán)隊(duì)的研究已提交給天體物理學(xué)雜志Letters，目前發(fā)表在論文資源庫arXiv上。
