迄今為止確認(rèn)的最早的黑洞可以解釋神秘的紅點(diǎn)

天文學(xué)家已經(jīng)證實(shí)了最早、最遙遠(yuǎn)的黑洞然而——這在當(dāng)時(shí)卻是令人驚訝的可怕。

它位于一個(gè)名為 CAPERS-LRD-z9 的星系中，在 5 億年后，它的質(zhì)量已經(jīng)是太陽(yáng)的大約 3 億倍大爆炸，當(dāng)時(shí)嬰兒宇宙只有當(dāng)前年齡的 3%。

此外，這一發(fā)現(xiàn)還揭示了一類古老而神秘的天體，稱為小紅點(diǎn)（LRD），它們是早期宇宙中令人困惑的明亮、小而紅色的物體。它們出現(xiàn)在周圍6億年在大爆炸之后，不到十億年后開(kāi)始消失。

LRD 直到最近才被 JWST 前所未有的探索宇宙黎明的紅外能力所揭示，即宇宙最早的時(shí)代.這也是宇宙最紅的時(shí)代，因?yàn)榈竭_(dá) JWST 的光在穿越不斷擴(kuò)大的時(shí)空結(jié)構(gòu)的漫長(zhǎng)旅程中被拉伸到越來(lái)越紅的波長(zhǎng)。

相關(guān)：360 億個(gè)太陽(yáng)：創(chuàng)紀(jì)錄的黑洞發(fā)現(xiàn)可能會(huì)達(dá)到最大

新確認(rèn)的位于 CAPERS-LRD-z9 中心的超大質(zhì)量黑洞被稱為活躍的星系核（AGN），位于星系中心的明亮、快速進(jìn)食的黑洞。它之所以呈現(xiàn)紅色，是因?yàn)樗灰粋€(gè)發(fā)光的氣體和塵埃繭所包裹，這可能使它聽(tīng)起來(lái)像科幻小說(shuō)”黑洞星."

這個(gè)超大質(zhì)量黑洞的引力正在將周圍的氣體攪打到每秒約 3,000 公里（1,864 英里）的令人難以置信的速度，即光速的 1%。這些氣體風(fēng)有助于天文學(xué)家揭示黑洞通過(guò)光譜學(xué).

“沒(méi)有太多其他東西可以創(chuàng)造這個(gè)簽名，”解釋主要作者安東尼·泰勒，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校天體物理學(xué)家。

光譜學(xué)將入射光分成波長(zhǎng)，以產(chǎn)生揭示有關(guān)物體信息的光譜。在這種情況下，當(dāng)黑洞遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，來(lái)自黑洞周圍氣體的光波會(huì)被拉伸并變紅。相反，當(dāng)光向觀察者移動(dòng)時(shí)，它會(huì)變得壓縮并變藍(lán)。這些變化揭示了物體的速度。

重要的是，CAPERS-LRD-z9 的光譜證實(shí)支持了 LRD 包含超大質(zhì)量黑洞的觀點(diǎn)，“超大質(zhì)量”是輕描淡寫(xiě)的：一些到達(dá)1000萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量在他們的前十億年內(nèi)。相比之下，超大質(zhì)量黑洞位于銀河系的核心大約是 400 萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。

LRD 核心的黑洞可能不僅僅是超大質(zhì)量的，而且”超大質(zhì)量“，質(zhì)量比接近其宿主星系恒星質(zhì)量的 10% 到 100%。

具體來(lái)說(shuō)，CAPERS-LRD-z9 中的超大質(zhì)量黑洞質(zhì)量高達(dá) 3 億個(gè)太陽(yáng)，其質(zhì)量大約相當(dāng)于其銀河系中所有恒星的一半。相比之下，更多的局部星系可能有中心黑洞，這些黑洞僅占其恒星質(zhì)量的 0.1% 左右。

為了增加尺寸視角，CAPERS-LRD-z9 非常緊湊，即使是 JWST 也無(wú)法解析它。它似乎最多只有 1,140 光年寬——在矮星系領(lǐng)域，繞銀河系運(yùn)行.

研究人員說(shuō)有兩種方式一個(gè)黑洞在宇宙時(shí)間的短短 5 億年內(nèi)變得如此巨大。兩者都從一個(gè)大而重的“種子”黑洞開(kāi)始，以不同的速度生長(zhǎng)。

如果它生長(zhǎng)在黑洞生長(zhǎng)的理論上限，稱為愛(ài)丁頓利率，種子可能從大約 10,000 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量開(kāi)始。

或者，它一開(kāi)始可能要小得多，只有 100 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。這顆種子必須以超愛(ài)丁頓的速度生長(zhǎng)得更快，由重力和周圍厚而致密的氣體包層強(qiáng)制喂養(yǎng)。

種子本身可能起源于原始黑洞大爆炸時(shí)產(chǎn)生，嗯，砰砰作響。它們也可能由塌陷形成人口 III 星（難以捉摸的第一批照亮宇宙的恒星），來(lái)自密集星團(tuán)中的“失控碰撞”，或者來(lái)自巨大的原始?xì)怏w云的直接坍縮。

總的來(lái)說(shuō)，很難在時(shí)空中窺視更遠(yuǎn)的地方：“在尋找黑洞時(shí)，這大約是你實(shí)際上可以追溯到的最遠(yuǎn)的地方。我們確實(shí)在突破當(dāng)前技術(shù)可以檢測(cè)到的界限。增加泰勒。

最后，這項(xiàng)研究增加了證據(jù)，表明 LRD 是早期宇宙中的一種短暫現(xiàn)象，并且可能是銀河系演化的第一步，可能已經(jīng)誕生了銀河系本身.

這項(xiàng)研究發(fā)表在天體物理學(xué)雜志快報(bào).

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