美國科學(xué)家結(jié)合錢德拉X射線天文臺和詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了一個誕生于宇宙大爆炸后僅4.7億年的黑洞的跡象，這是利用X射線發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的黑洞。該黑洞正處于前所未見的早期生長階段，其質(zhì)量與宿主星系相似。這一結(jié)果可以解釋宇宙中一些最早的超大質(zhì)量黑洞是如何形成的。相關(guān)論文已刊發(fā)在論文預(yù)印本網(wǎng)站，并計(jì)劃發(fā)表于《自然.天文學(xué)》雜志。
圖中包含了用X射線探測的迄今最遙遠(yuǎn)黑洞。圖片來源：錢德拉X射線團(tuán)隊(duì)
哈佛—史密森尼天體物理中心的阿科斯·博格丹團(tuán)隊(duì)在名為UHZ1的星系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了這個黑洞，該星系位于距離地球35億光年的Abell 2744星系團(tuán)的方向。但韋布空間望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)顯示，該星系距離地球比星團(tuán)遠(yuǎn)得多——距離地球132億光年，當(dāng)時(shí)宇宙只有現(xiàn)在年齡的3%。
利用錢德拉探測器經(jīng)過兩周多的觀測，研究人員發(fā)現(xiàn)這個星系中存在強(qiáng)烈的、過熱的、發(fā)射X射線的氣體，這是一個不斷增長的超大質(zhì)量黑洞的標(biāo)志。此外，來自星系的光和來自超大質(zhì)量黑洞周圍氣體的X射線被Abell 2744星系團(tuán)中的物質(zhì)（引力透鏡效應(yīng)）放大了約4倍，增強(qiáng)了韋布空間望遠(yuǎn)鏡探測到的紅外信號，并使錢德拉探測器能夠探測到微弱的X射線源。研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)X射線的亮度和能量，估算出這顆黑洞的質(zhì)量介于1000萬到1億倍太陽質(zhì)量之間。
一個大質(zhì)量種子黑洞形成的示意圖。圖片來源：NASA官網(wǎng)
這一發(fā)現(xiàn)對于理解一些超大質(zhì)量黑洞如何在大爆炸后不久就達(dá)到巨大質(zhì)量至關(guān)重要。
目前科學(xué)界對此有兩種觀點(diǎn)：這些黑洞直接由巨大的氣體云坍塌形成；或者來自第一批恒星的爆炸，這種方式制造出的黑洞重量介于10到100倍太陽質(zhì)量之間。
論文合著者、耶魯大學(xué)的普里亞姆瓦達(dá)·納塔拉詹指出，這顆黑洞年輕時(shí)的大質(zhì)量，加上它產(chǎn)生的X射線量和韋布探測到的星系亮度，都與其2017年提出的由巨大氣體云坍塌直接形成“超大黑洞”的理論預(yù)測一致。他們認(rèn)為，這是首次探測到由巨大的氣體云形成的“超大黑洞”，也是證明該理論的最好證據(jù)。
