JWST发现迄今为止最遥远的黑洞合并

从130亿光年的时空鸿沟中,我们刚刚瞥见了最遥远的黑洞尚未发现合并。

JWST公司,一个国际天文学家团队发现了两个超大质量黑洞,以及它们伴随的星系,在巨大的宇宙碰撞中聚集在一起,仅仅在7.4亿年后生活大爆炸.

这一发现可能是一个线索,可以帮助我们拼凑出超大质量黑洞的来源,以及它们如何在宇宙历史的早期变得如此之大。

“我们的研究结果表明,合并是黑洞快速增长的重要途径,即使在宇宙黎明时也是如此。天文学家汉娜·乌伯勒(Hannah Übler)说英国剑桥大学。

“与韦伯在遥远宇宙中发现的其他活跃大质量黑洞一起,我们的结果还表明,大质量黑洞从一开始就塑造了星系的演化。

ZS7在JWST调查中的位置。(欧空局/韦伯、美国宇航局、CSA、J.邓禄普、D.马吉、P.G.佩雷斯-冈萨雷斯、H.于伯勒、R.马约利诺等。铝)

黑洞充满了谜团,其中最引人入胜的是大洞的起源。较小的恒星,质量约为太阳的65倍,可以用超新星和大质量恒星的核心坍缩来解释;稍大的可以用以下方式解释碰撞和合并这些坍缩的恒星核心。

超大质量黑洞,质量是太阳的数百万到数十亿倍,理论上也可以以这种方式生长,通过越来越大的黑洞之间的一系列分层碰撞,但这个过程应该需要相当长的时间。

一个问题是,我们在宇宙之初就看到了非常大的黑洞,它们来不及通过这条缓慢的路线成长还为时过早。

一个可能的解决方案是,形成黑洞的初始“种子”是一开始就很大.但即使情况如此(看起来越来越有可能),碰撞和合并也可能在将这些黑洞扩大到更大的尺寸方面发挥了作用。

JWST的任务之一是帮助我们弄清楚宇宙是如何在大爆炸之后形成的,利用其强大的红外能力以最高的分辨率窥视宇宙黎明(宇宙诞生后的第一个十亿年)。天文学家和宇宙学家一直在寻找的一件事是超大质量黑洞.

在一次调查中,它在碰撞过程中发现了一对星系,这个系统现在被称为ZS7。每个星系的中心都有一个超大质量黑洞。两个黑洞都在积极增长,这一过程导致它们周围翻腾的尘埃和气体发出光芒。

“我们发现了在黑洞附近快速运动的非常致密的气体的证据,以及由黑洞在其吸积事件中通常产生的高能辐射照亮的热和高度电离气体。Übler 说.

“由于其前所未有的成像能力,韦伯还使我们的团队能够在空间上分离两个黑洞。

研究人员能够确定其中一个黑洞的质量约为5000万太阳质量。另一个不太适合测量,因为它周围的气体和尘埃密度非常大,但可能具有相似的质量。

我们在宇宙后期看到了其他这样的合并系统;事实上,合并被认为是星系发展的一个相当重要的一部分。但是,对这样一个早期的探测表明,首先涉及合并和更大黑洞种子的模型确实非常合理。

如此巨大的合并被认为会产生持续的嗡嗡声引力波在整个宇宙中产生共鸣。

这种嗡嗡声的波长太大,无法用电流检测到引力波仪器(虽然我们可能已经使用脉冲星检测到了它),但通过识别不同宇宙学时代正在进行的合并,科学家可以更好地估计它们发生的速度,以及它们对宇宙嗡嗡声的贡献。

“我们的观测结果为一个巨大的黑洞提供了明确而有力的证据,它参与了与另一个星系的合并,可能拥有另一个吸积的黑洞,z = 7.15,距离大爆炸仅7.4亿年。研究人员写道.

“总的来说,我们的研究结果似乎支持了早期宇宙中即将发生大规模黑洞合并的情景,强调这是黑洞早期增长的另一个重要渠道。结合文献中的其他最新发现,这表明在遥远的宇宙中合并大质量黑洞是很常见的。

该研究已发表在英国皇家天文学会月刊.

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