JWST 可能发现了原始黑洞的第一个直接证据

在宇宙开始时发现的一小块红光可能代表超大质量的第一个直接证据黑洞形成途径。

在一篇令人眼花缭乱的新论文中，由英国剑桥大学的天体物理学家伊格纳斯·尤奥兹巴利斯（Ignas Juodžbalis）领导的一个大型国际团队直接测量了JWST在再电离时代发现的一个神秘“小红点”（LRD）的质量，距大爆炸.

该团队的结果表明，名为 QSO1 的神秘光芒是一个质量相当于 5000 万个太阳的黑洞。如果得到验证——这不是一个小的如果——这可能是原始的证据黑洞这是在大爆炸之后的最初时刻形成的。

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“无论具体模型如何，如此遥远的宇宙时代的高质量、极高的黑洞与恒星质量比，以及近乎原始的环境，都表明 QSO1 是吸积最早阶段捕获的大质量黑洞种子，”研究人员在上传到 arXiv 的预印本中写道领先于同行审查.

我们一直期待 JWST，有史以来最强大的太空望远镜，能够揭示我们甚至不知道自己不知道的大爆炸后第一个十亿年的神秘事情。

LRD就是这样一种东西。顾名思义，它们是再电离时代极度红移光的小针刺;来自第一批恒星和星系的光被认为已经清除了充满早期宇宙的不透明雾气的十亿年过程，允许光线自由流动.

因为宇宙的这一时期离我们太远了，而且雾气弥漫，很难看到它的边界。科学家们对第一批恒星、星系和黑洞是如何从原始黑暗中走出来的，有一些很好的解释，但寻找观测支持有点困难。

由于宇宙的持续膨胀，早期宇宙期间来自物体的光已经向电磁频谱的红端拉伸，或红移。JWST 旨在看到这些波长的光，使其成为我们试图了解一切是如何开始的最佳工具。

望远镜已经发现了数百个 LRD，科学家们不太确定它们是什么。它们可能是早期的黑洞，但黑洞通常伴随着 X 射线光，奇怪的是，LRD 周围的天空没有 X 射线。另一种思想流派提出它们可能是星团.

Juodžbalis 和他的同事选择 QSO1 作为更详细研究这些斑点的候选者。这是因为 QSO1 构成了一种奇怪的、随机的宇宙学排列的一部分，称为引力透镜。时空正在围绕大质量星系团在我们和 QSO1 之间，它放大了它后面的光，包括 QSO1 的光芒。这种强大的透镜效应意味着科学家可以比其他 LRD 更清楚地看到 QSO1。

通过仔细地梳理和分析透镜光，他们能够计算出物体的旋转曲线——对于星系来说，这一测量揭示了相关星系的质量及其中心的黑洞。

研究人员表示，他们的结果与 LRD 的星团解释不相容。相反，QSO1 的旋转曲线与围绕质量约为 5000 万个太阳质量的星系旋转完全一致——这种解释也符合从物体光谱中的氢线获得的黑洞质量的估计。

但黑洞周围的星系很小，比黑洞质量预期的要小得多，这使得黑洞成为迄今为止发现的最裸露的大质量黑洞。这可能是星系在早期宇宙中如何聚集在一起的线索，表明黑洞首先出现，星系围绕它们聚集。

“唯一可以解释这种系统的情况是那些调用'重种子'的情况，例如直接坍缩黑洞（DCBH，由大质量原始云直接坍缩引起）或原始黑洞（PBH，在大爆炸后的第一秒形成），”研究人员在他们的论文中写道.

这两种情况都需要进一步调查。一方面，DCBHs会伴随着QSO1中看不到的紫外线。另一方面，PBH 远小于 5000 万个太阳质量。然而，该天体可能是通过吸积和碰撞过程快速增长的产物——这使得 QSO1 有可能成为原始黑洞存在的第一个直接证据。

这篇论文仍有待同行评审，这是一个非常非同寻常的主张，所以我们将拭目以待，看看这一调查路线如何发展。不过，无论结果如何，我们确信 LRD 都会告诉我们一些关于宇宙诞生的真正令人着迷的事情。

该团队的论文可以在arXiv.

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