超大质量黑洞的形成需要时间。这就是科学家们对发现一个在宇宙大爆炸后仅仅5.7亿年就已存在的黑洞感到困惑的原因,它比第一批恒星在初生宇宙中形成的时间晚了100到300年。
詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的观测表明,位于早期星系 CEERS 1019 中心的一个黑洞,在大约130亿年前正忙于吞噬气体并不断增长。与此同时,其宿主星系在围绕黑洞的三个明亮团块组成的奇怪的原始形状中正在形成新的恒星。
JWST 利用其红外探测能力,探测到 CEERS 1019 的强烈红移光,并估计了该黑洞的年龄,这是迄今发现的最早形成的超大质量黑洞。
由“汤”形成的恒星
“我们不习惯在如此远的距离的图像中看到如此多的结构,”罗切斯特理工学院的天文学副教授 Jeyhan Kartaltepe 在一份声明中说。“星系合并可能部分导致了该星系黑洞活动的燃料供应,这也可能导致恒星形成增加。”
迄今发现的最早的超大质量黑洞质量约为900万个太阳质量,大约是银河系中心超大质量黑洞的两倍——但仍被认为是小的。天文学家们已经从早期宇宙中发现了其他质量超过太阳质量十亿倍的黑洞。
科学家们仍然不清楚,在大约宇宙大爆炸后2亿年,氢和氦的黑暗“汤”是如何形成第一批恒星的。他们也只能推测早期宇宙中的黑洞是如何如此迅速地成长起来的。
JWST 的宇宙演化早期科学(CEERS)巡天正在寻求这些问题的答案,并在此过程中发现新的问题。

发现 CEERS 1019 的星系场。(图片来源:NASA、ESA、CSA、Steve Finkelstein、Micaela Bagley、Rebecca Larson)
NASA、ESA、CSA、Steve Finkelstein、Micaela Bagley、Rebecca Larson
新星系和黑洞
该项目还最近报告了另外两个在宇宙大爆炸后10亿年和11亿年存在的年轻黑洞的发现。该团队还刚刚研究了一批11个古老星系,这些星系存在于宇宙年龄在4.7亿至6.75亿年之间的时候。
“韦伯望远镜是第一个探测到其中一些星系的,”德克萨斯大学奥斯汀分校的博士后研究员和哈勃研究员 Seiji Fujimoto 在一份声明中解释道。“这一批星系,以及我们未来可能识别出的其他遥远星系,可能会改变我们对宇宙历史中恒星形成和星系演化的理解。”
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