JWST 可能發(fā)現(xiàn)了原始黑洞的第一個直接證據(jù)

在宇宙開始時發(fā)現(xiàn)的一小塊紅光可能代表超大質(zhì)量的第一個直接證據(jù)黑洞形成途徑。

在一篇令人眼花繚亂的新論文中，由英國劍橋大學(xué)的天體物理學(xué)家伊格納斯·尤奧茲巴利斯（Ignas Juod?balis）領(lǐng)導(dǎo)的一個大型國際團隊直接測量了JWST在再電離時代發(fā)現(xiàn)的一個神秘“小紅點”（LRD）的質(zhì)量，距大爆炸.

該團隊的結(jié)果表明，名為 QSO1 的神秘光芒是一個質(zhì)量相當(dāng)于 5000 萬個太陽的黑洞。如果得到驗證——這不是一個小的如果——這可能是原始的證據(jù)黑洞這是在大爆炸之后的最初時刻形成的。

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“無論具體模型如何，如此遙遠的宇宙時代的高質(zhì)量、極高的黑洞與恒星質(zhì)量比，以及近乎原始的環(huán)境，都表明 QSO1 是吸積最早階段捕獲的大質(zhì)量黑洞種子，”研究人員在上傳到 arXiv 的預(yù)印本中寫道領(lǐng)先于同行審查.

我們一直期待 JWST，有史以來最強大的太空望遠鏡，能夠揭示我們甚至不知道自己不知道的大爆炸后第一個十億年的神秘事情。

LRD就是這樣一種東西。顧名思義，它們是再電離時代極度紅移光的小針刺;來自第一批恒星和星系的光被認為已經(jīng)清除了充滿早期宇宙的不透明霧氣的十億年過程，允許光線自由流動.

因為宇宙的這一時期離我們太遠了，而且霧氣彌漫，很難看到它的邊界?？茖W(xué)家們對第一批恒星、星系和黑洞是如何從原始黑暗中走出來的，有一些很好的解釋，但尋找觀測支持有點困難。

由于宇宙的持續(xù)膨脹，早期宇宙期間來自物體的光已經(jīng)向電磁頻譜的紅端拉伸，或紅移。JWST 旨在看到這些波長的光，使其成為我們試圖了解一切是如何開始的最佳工具。

望遠鏡已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個 LRD，科學(xué)家們不太確定它們是什么。它們可能是早期的黑洞，但黑洞通常伴隨著 X 射線光，奇怪的是，LRD 周圍的天空沒有 X 射線。另一種思想流派提出它們可能是星團.

Juod?balis 和他的同事選擇 QSO1 作為更詳細研究這些斑點的候選者。這是因為 QSO1 構(gòu)成了一種奇怪的、隨機的宇宙學(xué)排列的一部分，稱為引力透鏡。時空正在圍繞大質(zhì)量星系團在我們和 QSO1 之間，它放大了它后面的光，包括 QSO1 的光芒。這種強大的透鏡效應(yīng)意味著科學(xué)家可以比其他 LRD 更清楚地看到 QSO1。

通過仔細地梳理和分析透鏡光，他們能夠計算出物體的旋轉(zhuǎn)曲線——對于星系來說，這一測量揭示了相關(guān)星系的質(zhì)量及其中心的黑洞。

研究人員表示，他們的結(jié)果與 LRD 的星團解釋不相容。相反，QSO1 的旋轉(zhuǎn)曲線與圍繞質(zhì)量約為 5000 萬個太陽質(zhì)量的星系旋轉(zhuǎn)完全一致——這種解釋也符合從物體光譜中的氫線獲得的黑洞質(zhì)量的估計。

但黑洞周圍的星系很小，比黑洞質(zhì)量預(yù)期的要小得多，這使得黑洞成為迄今為止發(fā)現(xiàn)的最裸露的大質(zhì)量黑洞。這可能是星系在早期宇宙中如何聚集在一起的線索，表明黑洞首先出現(xiàn)，星系圍繞它們聚集。

“唯一可以解釋這種系統(tǒng)的情況是那些調(diào)用'重種子'的情況，例如直接坍縮黑洞（DCBH，由大質(zhì)量原始云直接坍縮引起）或原始黑洞（PBH，在大爆炸后的第一秒形成），”研究人員在他們的論文中寫道.

這兩種情況都需要進一步調(diào)查。一方面，DCBHs會伴隨著QSO1中看不到的紫外線。另一方面，PBH 遠小于 5000 萬個太陽質(zhì)量。然而，該天體可能是通過吸積和碰撞過程快速增長的產(chǎn)物——這使得 QSO1 有可能成為原始黑洞存在的第一個直接證據(jù)。

這篇論文仍有待同行評審，這是一個非常非同尋常的主張，所以我們將拭目以待，看看這一調(diào)查路線如何發(fā)展。不過，無論結(jié)果如何，我們確信 LRD 都會告訴我們一些關(guān)于宇宙誕生的真正令人著迷的事情。

該團隊的論文可以在arXiv.

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