在時間的黎明，天文學家發(fā)現了有史以來最早的黑洞

從時空鴻溝中閃爍的微光是最早的黑洞我們見過。

由劍橋大學天體物理學家羅伯托·馬約利諾（Roberto Maiolino）領導的團隊探測到的光是黑洞宿主星系發(fā)出的火焰，因為它無情地向事件視界旋轉。在4億年后出現大爆炸，這個黑洞已經很大了——大約是太陽質量的160萬倍。

這一發(fā)現似乎證實了早期宇宙中超大質量黑洞形成的直接坍縮模型，而不是從大恒星質量的東西中漫長而緩慢的吸積過程。

“在宇宙中看到如此巨大的黑洞還為時過早，因此我們必須考慮它們可能形成的其他方式，”Maiolino說。

“非常早期的星系非常富含氣體，所以它們就像自助餐一樣黑洞."

有問題的星系是我們以前見過的星系。它被命名為GN-z11，它是幾年前發(fā)現根據哈勃望遠鏡的觀測，它是我們在宇宙中看到的最早的星系——它的光已經傳播了 134 億年才到達我們身邊（大爆炸發(fā)生在大約 138 億年前）。此后，這一記錄被打破了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的觀測結果（JWST），但 GN-z11 還遠未完成。

JWST在GN-z11發(fā)現后發(fā)射升空，為觀察遙遠的宇宙提供了前所未有的靈敏度。因此，Maiolino和他的團隊使用新的太空望遠鏡對GN-z11進行了比哈勃望遠鏡更詳細的觀察，以了解可能潛伏在遙遠星系中心的東西。

JWST的觀測捕獲了來自銀河系的光譜，研究人員在詳細分析中將其分開，以了解GN-z11的光是如何產生的。在光譜中，他們發(fā)現了吸積的特征 - 黑洞吞噬物質的過程。

眾所周知，黑洞本身不會產生光。在一定程度上接近黑洞的中心，稱為事件視界，引力變得如此強大，以至于光的速度不足以逃脫它的拉力。但在事件視界之外，物質在黑洞周圍的極端環(huán)境中旋轉和翻騰，形成一個送入其中的圓盤。

這個吸積盤絕對閃耀著光芒，在重力和摩擦的加熱下，主宰著其宿主星系的光芒。研究人員發(fā)現，這是照亮GN-z11的光源。

事實上，黑洞的進食速度如此之快，以至于它可能會扼殺嬰兒星系：當它進食時，一個黑洞開始散發(fā)出來強大的核風這最終會吹走銀河系中所有的恒星形成氣體，導致一個靜止的物體在太空中平靜地漂流，形成很少的新恒星。

研究人員認為，GN-z11是一個非常小的星系，比銀河系小100倍左右。按照它的黑洞似乎正在進食的速度，氣體很快就會被掃到星際空間。在這個過程中，這將切斷黑洞的生長，因為它吹走了任何可以用作“食物”的物質。

黑洞的大小太大了，不可能是在大爆炸后的4億年里由恒星大小的東西形成的;但在這方面，它可以加入俱樂部。天文學家認為，在早期宇宙中，黑洞可能直接由巨大物質團塊的引力坍縮形成。

此外，由于星系的中心似乎都有一個黑洞，因此有理由認為任何早期用JWST發(fā)現的星系也會有黑洞。

但GN-z11是最早被證實和測量的，在宇宙誕生之初，在被稱為再電離時代.在這個時代之前，空間是不透明的;只有當物質被再電離時，空間才變得透明，光才能自由流動。

宇宙學的一個亟待解決的問題是電離輻射的來源。GN-z11表明黑洞發(fā)揮了作用。

“GN-z11是[早期宇宙]中第一個在光譜學上得到證實的超亮星系，并且對它進行如此詳細的光譜分析是可行的。研究人員在他們的論文中寫道.

“我們的分析揭示的活躍星系核情景為GN-z11的異常光度提供了自然的解釋。如果這代表了JWST在早期宇宙中發(fā)現的更廣泛的發(fā)光星系，那么它將大大緩解模型和模擬的緊張關系，并可能表明活動星系核在宇宙再電離中發(fā)揮更強的作用。

該研究已發(fā)表在自然界.

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