韋伯太空望遠鏡發現最古老黑洞 質量為太陽160萬倍 挑戰天文認知

發表於 2024-01-18 14:22 作者: 區塊鏈情報速遞pro

(中央社巴黎17日綜合外電報導)天文學家今天表示,韋伯太空望遠鏡發現有史以來探測到的最古老黑洞,這個黑洞在大爆炸之後迅速蓬勃發展,挑戰了科學家對這些天體龐然大物是如何形成的理解。

根據刊登於科學期刊「自然」(Nature)的研究報告,宇宙誕生後才4.3億年,這個黑洞就在所謂的「宇宙黎明」(cosmic dawn)時期猛烈吞噬其宿主星系。

研究報告共同作者、劍橋大學(Cambridge University)天文學家修爾茲(Jan Scholtz)告訴法新社說,這使得此一黑洞比迄今觀察到的任何其他大質量黑洞(massive black hole)都要早了2億年。但它的質量卻是太陽的160萬倍。

修爾茲說,在138億年前的大爆炸之後,這黑洞是如何有時間、如此快速地長到那麼大,將為解釋黑洞形成原因的「下一代理論模型」提供新的資訊。

和所有黑洞一樣,這個黑洞是看不見的,只能透過附近物質慘遭吞噬時,所產生巨大爆炸的光線來偵測它。

正是這種光線讓哈伯太空望遠鏡(Hubble space telescope)在2016年發現了位於大熊座(Ursa Major)方向的宿主星系GN-z11。

GN-z11是當時所觀測到的最古老星系,也是最遙遠的星系。然而哈伯望遠鏡並未發現潛伏在其中心位置的黑洞。

2022年,韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)超越哈伯成為最強大的太空望遠鏡,所公布的大量新發現,讓科學家們忙著跟上腳步。

韋伯不僅發現了GN-z11中心位置的黑洞,而且還發現了時間和空間要再更往前回溯的星系,這些星系也比先前所想像的還要大。

在宇宙黎明期間,這黑洞大力吞噬GN-z11;此前正是宇宙的「黑暗時代」,在那時恆星和星系才剛誕生。

位於星系中心位置的超大質量黑洞(supermassive black hole),通常若不是數十億年才形成,快也得要數億年;那麼這一個黑洞怎麼會成長這麼快速呢?

研究報告共同作者、法國巴黎天體物理研究所(Institut d'Astrophysique de Paris)的天體物理學家夏洛(Stephane Charlot)認為,相較於稍近期的黑洞,早期宇宙的黑洞可能是以不同方式形成的。

他告訴法新社,有一種理論是說,這種黑洞誕生時型體龐大,是因為特大恆星的爆炸,而特大恆星僅存於早期宇宙。

他又說,或者這種黑洞可能是由「緻密氣體雲直接塌陷而產生的,而不經過恆星形成階段」。

這黑洞一旦誕生,就能夠吞噬附近豐富的氣體,進而引發非常強勁的猛長期。

修爾茲強調,迄今為止關於GN-z11黑洞的發現,「並不排除這些情況的任何可能」。

這可能只是一個開始。

修爾茲希望韋伯望遠鏡及其他即將推出的望遠鏡,例如歐洲太空總署(European Space)的歐幾裏得望遠鏡(Euclid),能夠在宇宙最初的微光中發現更多這樣的黑洞。(譯者:紀錦玲/核稿:張曉雯)1130118

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