韦伯太空望远镜捕捉到宇宙早期“暴饮暴食”后的怪物黑洞打盹
2025-02-05 09:44:14 阅客
詹姆斯·韦伯太空望远镜最近捕捉到了一颗处于休眠状态的巨大黑洞。这个黑洞的“打盹”发生在圣诞节后的某个时刻,仿佛是在享用了丰盛的晚餐后,沉沉地入睡了。
天文学家用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)发现了这颗超大质量黑洞,年龄只有大爆炸后八亿年。这个黑洞就像是一位吃饱了银河气体和尘埃的大胃王,沉入了昏迷状态。我们平时在节日后因食物过量感到疲倦的情形,早在数十亿年前,宇宙中的一些黑洞也有过类似的体验。
这个黑洞的特殊之处在于它的巨大质量。它的质量大约是太阳的四亿倍,是JWST在早期宇宙中观测到的质量最大的黑洞。12月18日,《自然》杂志上发布了这一重大发现,这也让超大质量黑洞在早期宇宙中快速成长的谜团变得更加复杂。
与通常出现在现代宇宙的超大质量黑洞不同,这颗黑洞的质量特别突出。通常,超大质量黑洞的质量大约是其宿主星系质量的0.1%。然而,这颗黑洞的质量却占了其宿主星系质量的40%左右,堪称不寻常。
理论上,这样庞大的黑洞应当会迅速吸积物质,不断增大。然而,事实却相反,这个黑洞吞噬气体的速度极慢,仅为其最大吸积能力的1%。这使得它的行为与预期的极为不同。
黑洞周围常常环绕着发光的气体和尘埃盘,而这些物质通过摩擦发光,使得黑洞得以显现。然而,这颗黑洞的特殊之处在于,尽管它处于休眠状态,它的巨大引力仍使它保持可见。
剑桥大学卡弗里宇宙学研究所的伊格纳斯·朱多兹巴利斯指出,尽管这颗黑洞处于休眠状态,其庞大的体积依然使其能被我们探测到。这也让科学家们有机会研究其宿主星系的质量。他提到,早期宇宙竟然能生成如此庞大的黑洞,即便是在相对较小的星系中也不例外。
那么,为什么这些早期的怪物黑洞如此神秘呢?自从2022年JWST开始进行宇宙观测以来,它在宇宙的早期阶段发现了若干超大质量黑洞。超大质量黑洞的质量通常是数百万甚至数十亿个太阳的质量,与恒星质量黑洞不同,超大质量黑洞被认为是通过一系列更大质量黑洞的合并,以及吸积宿主星系中的气体和尘埃而逐渐成长的。
这个过程一般认为需要超过10亿年才能形成超大质量黑洞,哪怕是较小规模的黑洞也是如此。因此,在138亿年宇宙历史的较近时段内,发现超大质量黑洞并不奇怪。然而,JWST却发现这些超大质量黑洞出现在宇宙大爆炸后不到10亿年的时间,甚至有些黑洞的出现时间仅为大爆炸后6亿年。这使得这些早期黑洞的巨大体积和它们没有通过吞噬物质迅速增长的事实更加令人困惑。
马奥利诺总结道:“这些黑洞的休眠状态可能占据了大部分,尽管我们发现了这一颗,但我们也期待能发现更多这样的黑洞。”