韦伯在早期宇宙中发现了令人惊讶的巨大黑洞

天文学家利用 NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜在强透镜星系团Abell 2744后面观察到了一个极其红色的类星体物体，名为A2744-QSO1。它的颜色表明 A2744-QSO1 中的黑洞位于厚厚的尘埃后面，遮蔽了它的大部分光线。研究人员还测量了黑洞的质量(4000万太阳质量)，发现它的质量比其宿主星系要大得多，而且比在更多本地例子中看到的质量要大得多。这一发现表明，它可能代表了黑洞种子和第一个发光类星体之间缺失的联系。

“当韦伯开始发送第一个数据时，我们非常兴奋，”内盖夫本古里安大学博士后研究员卢卡斯·富塔克博士说。

“我们正在扫描 UNCOVER 计划收到的数据，三个非常紧凑但呈红色绽放的物体引人注目，吸引了我们的注意。”

“它们的‘红点’外观立即让我们怀疑它是一个类星体物体。”

“我们使用为 Abell 2744 星系团构建的数值透镜模型来确定这三个红点必须是同一背景源的多个图像，这是在宇宙只有大约 7 亿年历史时看到的，”博士说. Adi Zitrin，同样来自内盖夫本古里安大学。

“对该物体颜色的分析表明它不是一个典型的恒星形成星系，”匹兹堡大学天文学家雷切尔·贝赞森教授说。

“这进一步支持了超大质量黑洞假说。”

“加上其紧凑的尺寸，很明显这很可能是一个超大质量黑洞，尽管它仍然与早期发现的其他类星体不同。”

天文学家随后分析了 A2744-QSO1 的 JWST/NIRSpec 光谱。

“这些光谱令人兴奋，”斯威本科技大学的 Ivo Labbé 教授说道。

“通过将三幅图像的信号与透镜放大倍数相结合，得到的光谱相当于韦伯对未透镜物体观察 1,700 个小时，使其成为韦伯在早期宇宙中单个物体获得的最深光谱。”

“利用这些光谱，我们不仅成功地确认了红色致密天体是一个超大质量黑洞并测量了其精确的红移，而且还根据其发射线的宽度对其质量进行了可靠的估计，”富塔克博士说。

“气体在黑洞的引力场中绕轨道运行，并达到了在星系其他部分中看不到的非常高的速度。”

“由于多普勒频移，吸积材料发出的光根据其速度在一侧发生红移，在另一侧发生蓝移。”

“这导致光谱中的发射线变得更宽。”

但测量结果又带来了另一个惊喜：与宿主星系的质量相比，黑洞的质量似乎过高。

普林斯顿大学天文学家珍妮·格林博士说：“该星系的所有光线都必须容纳在当今星团大小的一个微小区域内。”

“光源的引力透镜放大率给了我们对尺寸的精确限制。”

“即使将所有可能的恒星打包到这么小的区域中，黑洞最终也至少占系统总质量的 1%。”

“事实上，现在已经发现早期宇宙中的其他几个超大质量黑洞也表现出类似的行为，这导致人们对黑洞和宿主星系的生长以及它们之间的相互作用产生了一些有趣的观点，但目前尚不清楚。 ”

天文学家不知道这种超大质量黑洞是否是从恒星残骸中生长出来的，或者可能是从早期宇宙中直接塌缩成黑洞的物质中生长出来的。

“在某种程度上，这相当于天体物理学中先有鸡还是先有蛋的问题，”齐特林教授说。

“我们目前不知道哪个先出现——星系还是黑洞，第一个黑洞有多大，以及它们是如何生长的。”

“由于韦伯最近发现了更多这样的‘小红点’和其他活跃的星系核，希望我们很快就会有更好的想法。”

该团队的研究结果发表在《自然》杂志上。