JWST揭示了黑洞和星系形成的惊人转折

宇宙的开始一直是一个先有鸡还是先有蛋的问题。恒星和星系是最早形成的吗，有黑洞在他们中间慢慢凝聚？还是黑洞出现在第一个星系之前？

随着物质开始冷却并凝聚，随后生活大爆炸，它把自己排列成我们在138亿年历史的大部分时间里观察到的形状和物体。今天，我们看到这些物体是排列在引力束缚系统中的恒星，我们称之为星系，它们围绕着一个超大质量旋转黑洞在他们的中心。

传统上，人们认为恒星和星系首先出现在这里。但是，詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）收集的早期宇宙数据的一项新分析表明，实际上，黑洞和星系是一起出现的，并且黑洞塑造了围绕它们演化的星系。

“我们知道这些怪物黑洞存在于我们银河系附近的星系中心，但现在最大的惊喜是它们也存在于宇宙的开始，几乎就像早期星系的基石或种子。天文学家约瑟夫·西尔克说美国约翰霍普金斯大学和法国索邦大学。

“他们真的推动了一切，就像恒星形成的巨大放大器一样，这是我们以前认为可能的一次彻底转变 - 以至于这可能会完全动摇我们对星系如何形成的理解。

关于早期宇宙，我们还有很多不了解的地方，原因很简单，我们看不到它。当物质在最初的 5 亿到10亿年大爆炸后，恒星和星系之间厚厚的气体雾霾使空间变得不透明。

我们认为我们对事情的处理相当不错。但是，在过去十年左右的时间里，我们开始找东西这与科学家建立的模型不一致。就像黑洞和星系一样，它们比我们想象的要大得多。当JWST出现时，它表明这些大东西要多得多，发现得更早，比我们想象的要好。

超大质量黑洞提出了一个特殊的问题，因为一些黑洞是由恒星形成的。当一颗特别大的恒星死亡时，它的核心会坍塌，剩下的是一个质量约为太阳质量50倍的黑洞。

更大的黑洞可以从这些对象之间的碰撞...但超大质量黑洞的质量是太阳质量的数百万到数十亿倍。如果这些物体是从地面开始形成的，那确实需要很长时间，而恒星需要首先出现。

JWST数据显示，在宇宙历史的早期就存在超大质量黑洞。我们在大爆炸后不到5亿年就发现了庞然大物，其中一个在4.7亿年这其他为4亿;有趣的是，后一个黑洞的质量，大约160万个太阳，似乎等于围绕它旋转的婴儿星系的质量。

这强烈暗示了黑洞形成的另一种机制：巨大的物质云直接坍缩成黑洞，而没有首先成为恒星。

根据Silk和他的团队进行的分析，这意味着它们可能很早就存在，与婴儿星系共存并刺激其生长。随着云的中心部分坍缩成黑洞，云的剩余外围成为形成婴儿恒星的材料。

这是因为黑洞的喂养过程会掀起强大的风和高速等离子体射流，撕裂周围的空间，压缩其中的恒星形成气体并引发恒星形成的强烈波。

“我们认为黑洞流出粉碎了气体云，将它们变成了恒星，并大大加快了恒星形成的速度。丝绸 说.

“我们无法看到这些猛烈的风或喷流，但我们知道它们一定存在，因为我们在宇宙早期就看到了许多黑洞。

未来的观测应该有助于天文学家确定这个模型的准确性，并进一步完善它。

但就目前而言，先有鸡还是先有蛋的问题似乎过于简单化了：它不是非此即彼，而是两者兼而有之，将早期宇宙的汤转化为光荣的星系群，每个星系都由一个黑洞提供动力，在我们所能看到的宇宙中令人眼花缭乱。

该研究已发表在天体物理学杂志快报.

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