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顛覆現有認知 韋伯再有重大發現


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天體物理學家曾認為超大質量黑洞的生長遵循這樣的路徑:大質量恒星坍縮成黑洞,然後通過吸積物質和與其他黑洞合並不斷增長。星系也在合並,推動黑洞合並,最終形成擁有數十億倍太陽質量超大質量黑洞的大型星系。


但韋伯太空望遠鏡(JWST)發現了一個超大質量黑洞,其存在似乎先於其宿主星系,對現有認知構成了直接挑戰。

兩篇論文呈現了這一發現。一篇發表於《自然》,題為《高紅移"小紅點"中黑洞質量的直接測量》,由Kavli研究所的Ignas Juodžbalis領導。另一篇發表於《皇家天文學會月刊》,題為《大爆炸後7億年幾近原始星系中的黑洞》。


共同作者Roberto Maiolino稱之為"一次范式轉變,對經典圖景的全面重新審視"。這一發現來自對Abell2744-QSO1的觀測,這是一個距大爆炸僅7億年的"小紅點"。它雖只有1300光年寬,但由於被星系團Abell 2744(潘多拉星系團)引力透鏡放大並形成三重影像,可供詳細觀測。

初步觀測顯示QSO1含有一個4000萬倍太陽質量的超大質量黑洞,但測量存在不確定性。研究人員使用JWST的NIRSpec積分場單元,通過測量黑洞對周圍氣體的引力效應及繪制元素組成來精確測量。修正後的結果顯示其質量達5000萬倍太陽質量,比最初的估計大了1000萬倍。


該黑洞占其星系總質量的比重遠超本地宇宙中任何已知案例。正如作者所寫,QSO1"遠高於本地宇宙的標度關系"。第二篇論文指出,現有模型難以解釋"一個化學上如此原始的系統竟承載著已經如此巨大的黑洞"。


共同作者Francesco D'Eugenio解釋說,此前對早期宇宙黑洞質量的測量都是間接的。Maiolino稱這一結果是"大爆炸後十億年內黑洞質量的首次直接測量"。雖然修正後的質量並未改變早期超大質量黑洞存在的總體結論,但它提供了證據表明黑洞並非以前假定的有序、層級式方式生長。



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