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宇宙中最古老的黑洞被发现——它与其他黑洞不同

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科学家们已经证实,穿过时空裂缝的闪烁光芒是我们所见过的最古老的黑洞。

剑桥大学天体物理学家罗伯托·麦奥利诺领导的团队检测到的光是黑洞的宿主星系在无情地接近事件视界时发出的火焰。黑洞在大爆炸后仅 400 亿年才出现,其质量已经很大,约为太阳质量的 1,6 万倍。

宇宙中最古老的黑洞被发现——它与其他黑洞不同

这一发现似乎支持了早期宇宙中超大质量黑洞直接塌缩的模型,而不是来自具有大恒星质量的物体的漫长而缓慢的吸积过程。

“在宇宙中看到这么大的黑洞还为时过早,所以我们必须研究它可能形成的其他方式,”麦奥利诺说。 “非常早期的星系富含气体,因此它们就像黑洞的自助餐。”

有关发现宇宙最古老黑洞的报告的工作经过同行评审并发表在 自然杂志。感谢以这个名字命名的太空天文台詹姆斯·韦伯在遥远而古老的星系 GN-z11 中成功发现了一个当时质量创纪录的中心黑洞。这种现象是如何发生以及为何发生的仍有待探究,而且这似乎将不得不改变许多宇宙学理论。

GN-z11 星系于 2016 年由哈勃太空望远镜发现。这个天体距离我们13,4亿光年,也就是说,它存在的时间距大爆炸仅440亿年。

对 GN-z11 发出的光的光谱分析表明其中存在过热的碳和氖离子。这表明了吸积的迹象——物质在落入黑洞之前通常会被加热。谱线中的发射非常强烈,以至于黑洞的辐射几乎使宿主星系黯然失色。毫不奇怪,尽管 GN-z11 星系比银河系小 100 倍,但其中心的黑洞却吸引了 1,6 万个太阳质量,而我们银河系中心的黑洞则拥有 4 万个太阳质量。

宇宙中最古老的黑洞被发现——它与其他黑洞不同

现在,当科学家们确信在那个时代存在着如此令人难以置信的质量的黑洞时,他们将不得不重写这些物体和宇宙本身演化的模型和宇宙学理论。看来韦伯不会就此止步,这将使收集足够的材料成为可能,以创建黑洞出现和生长的新模型,并描述早期宇宙的过程。

例如,根据当前的理论,GN-z11 中心的黑洞吞噬物质的速度应该比我们想象的快五倍。否则,直到大爆炸后 440 亿年,它才会获得可检测到的质量。而且,它的起源应该不是巨星坍缩的结果,而是直接源于宇宙诞生后产生的星际气体的坍缩。我们预计韦伯收集的材料将足以提出新的宇宙学假设,然后这些假设将转变为连贯的理论。

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