天文学家记录到的最远黑洞几乎和我们的宇宙一样古老

天文学家发现了迄今为止观测到的最远的超大质量黑洞。他们借助了“宇宙放大镜”或引力透镜。当一个巨大的天体产生巨大的时空曲率时，它周围的光路就会像被透镜弯曲一样发生弯曲。

该黑洞位于星系团 Abell 2744 方向的 UHZ1 星系中。该星系团约有 132 亿年历史。研究小组利用美国宇航局的钱德拉 X 射线天文台和詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 发现了黑洞正在成长的迹象。黑洞开始形成于宇宙大爆炸后仅 4.7 亿年，当时宇宙的年龄仅为目前约 137 亿年的 3%。该星系比星系团本身远得多，距离地球 132 亿光年。

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天文学家可以断定这个黑洞非常年轻，因为它非常巨大。黑洞会随着时间的推移而蒸发。据 NASA 称，大多数星系中心的黑洞质量大约相当于其所在星系恒星的十分之一。这个早期黑洞正在成长，其质量与整个星系相当。天文学家以前从未见过处于这个阶段的黑洞，研究它可能有助于解释宇宙中一些第一批超大质量黑洞是如何形成的。该研究结果详述于 11 月 6 日发表在《自然天文学》杂志上的一项研究中。

“我们需要韦伯望远镜来发现这个非常遥远的星系，需要钱德拉望远镜来发现它的超大质量黑洞，”这项研究的合著者、天文学家阿科斯·博格丹在一份声明中说。博格丹隶属于位于马萨诸塞州剑桥的哈佛-史密森天体物理中心。

“我们还利用了宇宙放大镜，它增加了我们探测到的光量，”博格曼补充道。这种放大效应被称为引力透镜。该团队用钱德拉望远镜进行了两周的 X 射线观测。他们看到了来自星系的强烈、过热的 X 射线发射气体——超大质量黑洞的标志。来自星系团的热气体和暗物质放大了来自星系的光和来自超大质量黑洞周围气体的 X 射线。这种效应就像一个“宇宙放大镜”，它增强了詹姆斯·韦伯太空望远镜可以探测到的红外光信号，让钱德拉望远镜能够看到微弱的 X 射线源。

“黑洞一旦形成，其生长速度有物理极限，但天生质量较大的黑洞会领先一步。这就像种下一棵树苗，与只有一粒种子相比，它长成一棵大树所需的时间更短，”研究报告合著者、普林斯顿大学天文学家安迪·古尔丁在一份声明中说。

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观察这一现象可以帮助天文学家解答为什么一些超大质量黑洞能在大爆炸能量爆发后如此短的时间内撞击到巨大的质量。关于这些超大质量黑洞的起源有两种截然相反的理论——轻种子理论和重种子理论。轻种子理论认为，恒星会坍缩成恒星质量黑洞，然后随着时间的推移发展成超大质量黑洞。重种子理论认为，一大团气体——而不是单个恒星——坍缩并凝聚形成超大质量黑洞。这个新发现的黑洞可以证实重种子理论。

“我们认为这是首次发现‘超大黑洞’，也是迄今为止获得的某些黑洞由巨大气体云形成的最佳证据，”研究合著者、耶鲁大学理论天体物理学家 Priyamvada Natarajan 在一份声明中表示。“这是我们首次看到一个短暂的阶段，在这个阶段，超大质量黑洞的重量大约相当于其所在星系的恒星，之后会落后。”

研究团队计划利用这些数据以及詹姆斯·韦伯太空望远镜和其他太空望远镜传来的更多数据来绘制早期宇宙的更清晰图像。