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早期宇宙最古老的黑洞挑战黑洞形成模型  

天文学家发现了早期宇宙中最古老(也是最遥远)的黑洞,其历史可以追溯到大爆炸后 400 亿年。令人惊讶的是,这大约是太阳质量的几百万倍。根据目前对黑洞形成的认识,如此巨大的黑洞应该需要数十亿年才能成长到这个大小,但有趣的是,当时宇宙的年龄只有400亿年。  

此前,研究人员通过结合钱德拉 X 射线天文台和 JWST 的数据,在 UHZ1 星系中发现了一个黑洞,其历史可以追溯到大爆炸后 470 亿年。 

现在,天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 数据,在 GN-z11 星系中发现了一个黑洞,其历史可追溯至大爆炸后 400 亿年。这使得这个黑洞成为有史以来观测到的最古老的黑洞(黑洞不是直接观测到的,而是通过其周围旋转吸积盘发出的明显光芒间接检测到的),可以追溯到早期宇宙。光线花了近 13.4 亿年才到达 JWS 望远镜。  

这个新发现的早期宇宙黑洞质量巨大,大约是太阳质量的几百万倍。这个黑洞的有趣之处在于它如何拥有如此大的质量而成为超大质量。  

黑洞是由宇宙坍缩形成的 死亡恒星的残余物 当燃料耗尽时,在重力作用下,如果恒星的原始质量超过 20 个太阳质量(>20 M⦿)。当恒星的原始质量约为太阳质量的一百倍时,就会形成超大质量黑洞。  

与此相符的是,像最近在早期宇宙中检测到的超大质量黑洞应该需要数十亿年的时间才能形成和生长,但宇宙的年龄只有大约 400 亿年。  

还有其他方式形成超大质量黑洞吗?也许,早期宇宙的条件允许这个黑洞诞生得很大,或者它以比想象中更高的速度吞噬宿主星系中的物质。  

*** 

参考文献:  

  1. NASA 2023。新闻 – NASA 望远镜发现破纪录的黑洞。发布于 6 年 2023 月 XNUMX 日。可在 https://www.nasa.gov/missions/chandra/nasa-telescopes-discover-record-breaking-black-hole/ 预印本可在  https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.15458  
  1. 剑桥大学研究中心——天文学家发现了有史以来最古老的黑洞。发布于 17 年 2024 月 XNUMX 日。可在 https://www.cam.ac.uk/research/news/astronomers-detect-oldest-black-hole-ever-observed/  
  1. Maiolino, R.、Scholtz, J.、Witstok, J. et al. 早期宇宙中一个小而活跃的黑洞。 自然 (2024)。 https://doi.org/10.1038/s41586-024-07052-5  预印本可在 https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.12492  

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乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
科学记者| 《科学欧洲》杂志创始人编辑

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