山東
IT之家 6 月 7 日消息，由卡內基天文臺的安德魯?紐曼領銜的天文學家團隊，首次直接測算出一個潛藏在早期宇宙星系中心的休眠黑洞質量。
這個黑洞體型極為龐大，質量相當于太陽的 60 億倍。如今它已不再照亮周邊區域，但研究團隊借助詹姆斯?韋布空間望遠鏡（JWST），觀測星系中心受黑洞引力影響的恒星運動，最終測出了它的質量。該研究成果已發表于《科學》期刊。
相比之下，處于活躍吸積狀態的黑洞很容易被發現。數十年來，天文學家一直通過搜尋類星體來定位這類黑洞。類星體是宇宙中最明亮的天體之一，由氣體墜入星系中心黑洞時釋放的能量驅動。
據IT之家了解，此次測算的黑洞位于星系 MRG-M0138 的中心。這是一個巨型星系，其發出的光線從宇宙僅誕生約 30 億年時出發，最終抵達韋布空間望遠鏡。目前該星系已停止孕育新恒星，其中心黑洞也陷入沉寂。
在此之前，天文學家僅能在近鄰宇宙中運用這種方法測量黑洞質量。2020 年，科學家因追蹤單顆恒星軌道、成功探測到銀河系中心黑洞，斬獲諾貝爾獎。
天文學家曾借助星系中心恒星的整體運動，測算出距離地球約 7 億光年范圍內的黑洞質量。但若是沒有韋布望遠鏡完備的探測設備，再加上引力透鏡效應的助力，人類根本無法對更遙遠星系開展同類質量測量。
紐曼解釋道：“我們結合韋布望遠鏡超高的觀測分辨率，再依靠宇宙天然的‘放大鏡’，成功探測到了這個遠在 100 億光年之外的黑洞?！?/p>
星系 MRG-M0138 處在一個巨型星系團后方，星系團會放大并扭曲它的影像，讓這個遙遠星系看起來比正常情況下大 30 倍。
“結合韋布望遠鏡的觀測數據與引力透鏡效應，我們得以窺探黑洞的引力影響范圍。在這片區域內，黑洞的引力會大幅提升恒星的運行速度?！奔~曼補充說，“這是目前測量黑洞質量最有效的手段之一，因此我們十分欣喜，能將這項技術應用到宇宙更早的演化階段?！?/p>
此前人類僅在近鄰宇宙中發現過極少數同等規模的休眠黑洞。
這項發現為探究早期宇宙中黑洞與星系的協同演化，提供了全新線索。在近鄰星系中，星系中心黑洞的質量，與星系自身特征存在緊密關聯。但長久以來，科學界一直難以驗證這種關聯在數十億年前是否就已存在。本次研究表明，在宇宙誕生初期，密度最大的星系內部，黑洞曾經歷快速成長。
如今歸于沉寂的 MRG-M0138，在過去很可能是一個亮度極強的類星體。黑洞高速成長時釋放的能量，會驅散、剝離孕育恒星所需的氣體，這或許也是該星系最終停止形成恒星的原因。
后續觀測工作還將持續推進。目前，該團隊正在分析韋布望遠鏡采集的其他同類星系數據。歐幾里得衛星與南希?格雷斯?羅曼空間望遠鏡，未來還將發現更多此前未知的引力透鏡現象。由卡內基科學研究所作為創始合作方、正在智利拉斯坎帕納斯天文臺建造的巨型麥哲倫望遠鏡，其將比韋布望遠鏡能夠更精細地解析遙遠星系中的恒星運動。
研究團隊表示，將這套測算方法應用到更多星系后，天文學家將進一步揭開超大質量黑洞的形成、成長之謎，以及它們如何塑造星系演化的完整過程。
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