難以解釋的質量洞:在“宇宙黎明”看到了一個成熟的類星體

超自然現象探索官 2024-06-25 08:44:31

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詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現了一個處于宇宙發展非常年輕階段的星系——“宇宙黎明”。來自名爲 J1120+0641 的星系的光到達地球所需的時間幾乎與宇宙演化至今所需的時間一樣長。測量結果顯示,銀河系中心的黑洞當時的質量可能超過十億個太陽質量,這讓天體物理學家感到困惑。

宇宙曆史的前十億年對科學提出了挑戰,因爲星系中心已知最早的黑洞質量驚人。它們是如何變得如此龐大、如此迅速的?新的觀察結果提供了令人信服的證據來反對一些提出的理論,特別是“超高效飲食”的想法。

長期以來,天文學家認爲星系中心的超大質量黑洞應該隨著星系本身逐漸生長。但黑洞的增長速度不可能任意快。落入黑洞的物質會形成一個旋轉的、熾熱的、明亮的吸積盤。當這種情況發生在超大質量黑洞周圍時,就會産生活躍的星系核。這些物體中最亮的類星體通常是整個太空中最亮的天文物體之一。但這種亮度限制了落入黑洞的物質數量。光施加壓力,可以防止額外的物質向內落下。

這就是爲什麽天文學家在發現非常年輕的黑洞質量卻達到 100 億個太陽質量時感到驚訝的原因。我們看到了已知最遙遠的類星體,它們是在宇宙黎明時出現的——大爆炸後不到十億年,當時第一批恒星和星系形成了。

一些科學家認爲,早期黑洞在吸積氣體方面(即在重力影響下從周圍空間吸收氣體)比現代黑洞更有效。或者塵埃的存在是否會影響類星體質量的估計,從而導致研究人員高估了早期黑洞的質量?人們提出了許多解釋,但沒有一個被普遍接受。

對星系 J1120+0641 的觀測于 2023 年 1 月進行,這是對宇宙黎明期間(即大爆炸後僅 7.7 億年)類星體的首次中紅外研究。有關黑洞的信息不是從圖像中獲得的,而是從紅外光譜中獲得的。

在幾乎所有可以從光譜中推斷出的特性中,J1120+0641 與近代的類星體沒有什麽不同。有趣的是,對黑洞的新觀測不僅增加了謎團,而且表明早期類星體出人意料地“正常”,Phys.org寫道。

天體物理學家指出:“無論我們觀察它們的波長如何,類星體在宇宙存在的所有時期實際上都是相同的。” 他們認爲,當宇宙年齡僅爲當前年齡的5%時,不僅超大質量黑洞本身,而且其“進食”機制也已完全形成。

結果支持了超大質量黑洞從一開始就擁有巨大質量的觀點。超大質量黑洞並不是由早期恒星的殘骸形成的,這些恒星隨後很快變得巨大,但一定是在早期階段形成的,初始質量至少有數十萬個太陽質量——大概是大質量黑洞坍縮的結果。早期氣體雲。

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