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早期宇宙中黑洞質量首獲直接測量

分析結果挑戰“星系先成型、黑洞后生長”假說

2026年05月28日08:39 | 來源:科技日報222
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據《自然》雜志27日報道,英國劍橋大學團隊首次對早期宇宙中黑洞的質量進行了直接測量,這一黑洞來自長期以來非常神秘的遙遠天體“小紅點”中。該天體的宿主星系存在於宇宙誕生僅7億年后。團隊經過分析發現,一些黑洞可能在宿主星系的恆星出現之前就已經形成和增長,為研究黑洞演化的最早期階段提供了線索。

自詹姆斯·韋布太空望遠鏡投入觀測以來,天文學家就在早期宇宙的圖像中發現了一類特殊天體。它們在光譜上呈現出異常的紅色,體積不大,亮度卻十分穩定。最初他們提出了兩種可能:這些紅點可能是正在瘋狂形成恆星的年輕星系,也可能是已經成長為巨獸的超大質量黑洞。但問題在於,它們的行為“不太對勁”。如果是恆星形成區,它們的光譜特征和能量分布與已知模型不完全吻合﹔如果是成熟的黑洞,它們好像又缺乏活躍黑洞常見的噴流和高能輻射。因此,對韋布太空望遠鏡早期觀測中發現的一組“小紅點”的性質,天文學家仍存在爭議。

此前研究認為“小紅點”是超大質量黑洞,但可能錯誤估計了這些黑洞的質量。團隊此次分析了天體Abell2744-QSO1,同樣是被韋布太空望遠鏡檢測到的、被歸類為含有黑洞的“小紅點”。觀測顯示了該黑洞周圍氣體在不同距離上的旋轉速度,提供了引力加速度的信息,從而估算出這一“小紅點”的黑洞質量約為5000萬倍太陽質量。但這一宿主星系的恆星質量很小,少於黑洞的一半。這表明這一黑洞處於形成的早期階段,可能早於其宿主星系開始形成。

這是對如此早期的宇宙中黑洞質量的首批直接測量之一。研究團隊提出,未來研究還需進一步完善模型和分析。

韋布太空望遠鏡以及未來更先進的空間望遠鏡,將繼續觀測宇宙深處的神秘“小紅點”。就在今年1月,《自然》雜志發表研究分析認為,紅點的光譜特征,恰好符合一種理論預測的場景:當光子穿過圍繞黑洞旋轉的致密氣體雲時,會與雲中的電子發生反復碰撞和散射。在多次散射后,高能光子失去部分能量,波長被拉長,最終在觀測中呈現為紅色。(記者張夢然)

(責編:郝孟佳、李昉)

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