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詹姆斯韦伯望远镜从来第一次测量围绕宇宙的最大、最古老黑洞的星光

2024-05-09 19:08阅读:

詹姆斯韦伯望远镜从来第一次测量围绕宇宙的最大、最古老黑洞的星光

By Ivan Paul
published 1 hour ago
Black Holes
用詹姆斯韦伯太空望远镜的天文学家已经将一个类星体的光与它的周围恒星的光分隔开,为宇宙最古老的黑洞如何生长提供前所未有的洞察。
詹姆斯韦伯望远镜从来第一次测量围绕宇宙的最大、最古老黑洞的星光

一幅以红色圈出詹姆斯韦伯望远镜显示J0148类星体的图像。顶部是中央黑洞、底部是来自宿主星系的恒星发射的两个显示。(Image credit: NASA/ MIT)
用詹姆斯·韦伯太空望远镜,天文学家已经从来首次得到了宇宙中围
绕一些最大、最亮和最古老黑洞闪耀的古老恒星的光的观测。
类星体——包含活跃的超大质量黑洞的星系核——是宇宙中最古老的东西之一。随尘埃和气体朝向类星体的中心黑洞加速,类星体发射如此明亮的辐射——典型的比整个银河系更亮一千倍——以至于天文学家在类星体的星系中观测恒星的微弱光芒有一个艰难的时候。这使来研究星系的形状和质量有挑战性。
但麻省理工学院的研究人员已经设法来拆开这种信号的混合并探测来自宇宙中围绕一些最古老的类星体星系中恒星的微弱恒星光。他们的研究结果于56发表在《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上,揭示相对于它们的宿主星系这些古老的超大质量黑洞约比附近宇宙中它们的对手更大100倍。
归功于詹姆斯韦伯望远镜卓越的清晰度和分辨率这些结果是可能的。120多个小时的望远镜时间,该团队观测了六个类星体,它们都被估计大约130亿岁老,宇宙中最古老的天体的一些。
麻省理工学院博士后学者、主要研究作者岳明浩在一份声明中说,“类星体高出几个数量级外照它的宿主星系,以前的图像不足够清晰来区分宿主星系的和它的所有恒星看起来像什么一样”。
用来自詹姆斯韦伯望远镜的改进数据,该团队通过建模哪些光出现正在来自一个点源(类星体)以及哪些光似乎源自一个更漫射的光源(周围的恒星)设法来解开这些古老星系中的信号。有手上有的相对亮度,研究小组然后估计了每个类星体和它的宿主星系的质量。

詹姆斯韦伯望远镜从来第一次测量围绕宇宙的最大、最古老黑洞的星光
一个类星体随物质落入它的巨口发射异常明亮的光的描画。 (Image credit: NASA/JPL-Caltech)
他们计算出一个类星体对星系的平均质量比为110,与附近宇宙中更年轻的超大质量黑洞的11000相比。但为什么这些古老的黑洞是如此大质量的解释不是立即的明显的。
岳说,“其中一个大问题是要了解那些怪物黑洞如何可能变得如此大、如此快”。
当一颗恒星耗尽燃料并经历引力坍塌时一个标准的黑洞形成,引一个发超新星。然后,由此产生的黑洞在它的整个生命周期中逐渐消耗物质并随着时间增长。
该研究的合著者、麻省理工学院物理学助理教授安娜-克里斯蒂娜·艾勒斯在声明中说,“这些黑洞比太阳更大质量数十亿倍,在一个当宇宙仍处于它的婴儿中时的时间,早期宇宙中的黑洞似乎比它们的宿主星系更快增长”。
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按照黑洞形成的标准途径,这些黑洞只是不应该已经有过足够的时间来获得像它们是的一样大,提升替代形成方法的可能性。
一种提议的机制是“直接坍塌”。在这个模型中,不是一颗恒星坍塌来产生一个黑洞,而是一个巨大的尘埃和气体云坍塌完全的绕过恒星阶段。在理论中这能产生远更大的黑洞- 被称为直接坍塌黑洞- 给它们一个比传统上可能的更早开始变得超大质量的进化的头。尽管这仍然是一个理论,但在2023 年天文学家宣布了包含一个直接坍塌黑洞的星系的第一个候选者。
尽管这些出乎意料的大黑洞的起源仍然是未知的,但这项工作赋予科学家这些星系和类星体在早期宇宙中的发展的探究。
https://www.livescience.com/space/black-holes/james-webb-telescope-measures-the-starlight-around-the-universes-biggest-oldest-black-holes-for-1st-time-ever

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