韋伯太空望遠鏡發現最古老黑洞 質量是太陽160萬倍
天文學家今天表示,韋伯太空望遠鏡發現有史以來探測到的最古老黑洞,這個黑洞在大爆炸之後迅速蓬勃發展,挑戰了科學家對這些天體龐然大物是如何形成的理解。根據刊登於科學期刊《自然》(Nature)的研究報告,宇宙誕生後才4.3億年,這個黑洞就在所謂的「宇宙黎明」(cosmic dawn)時期猛烈吞噬其宿主星系。
研究報告共同作者、劍橋大學(Cambridge University)天文學家修爾茲(Jan Scholtz)告訴法新社說,這使得此一黑洞比迄今觀察到的任何其他大質量黑洞(massive black hole)都要早了2億年。但它的質量卻是太陽的160萬倍。修爾茲說,在138億年前的大爆炸之後,這黑洞是如何有時間、如此快速地長到那麼大,將為解釋黑洞形成原因的「下一代理論模型」提供新的資訊。
和所有黑洞一樣,這個黑洞是看不見的,只能透過附近物質慘遭吞噬時,所產生巨大爆炸的光線來偵測它。正是這種光線讓哈伯太空望遠鏡(Hubble space telescope)在2016年發現了位於大熊座(Ursa Major)方向的宿主星系GN-z11。GN-z11是當時所觀測到的最古老星系,也是最遙遠的星系。然而哈伯望遠鏡並未發現潛伏在其中心位置的黑洞。
2022年,韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)超越哈伯成為最強大的太空望遠鏡,所公布的大量新發現,讓科學家們忙著跟上腳步。韋伯不僅發現了GN-z11中心位置的黑洞,而且還發現了時間和空間要再更往前回溯的星系,這些星系也比先前所想像的還要大。
在宇宙黎明期間,這黑洞大力吞噬GN-z11;此前正是宇宙的「黑暗時代」,在那時恆星和星系才剛誕生。
位於星系中心位置的超大質量黑洞(supermassive black hole),通常若不是數十億年才形成,快也得要數億年;那麼這一個黑洞怎麼會成長這麼快速呢?研究報告共同作者、法國巴黎天體物理研究所(Institut d'Astrophysique de Paris)的天體物理學家夏洛(Stephane Charlot)認為,相較於稍近期的黑洞,早期宇宙的黑洞可能是以不同方式形成的。
他告訴法新社,有一種理論是說,這種黑洞誕生時型體龐大,是因為特大恆星的爆炸,而特大恆星僅存於早期宇宙。他又說,或者這種黑洞可能是由「緻密氣體雲直接塌陷而產生的,而不經過恆星形成階段」。
這黑洞一旦誕生,就能夠吞噬附近豐富的氣體,進而引發非常強勁的猛長期。修爾茲強調,迄今為止關於GN-z11黑洞的發現,「並不排除這些情況的任何可能」。
這可能只是一個開始。
修爾茲希望韋伯望遠鏡及其他即將推出的望遠鏡,例如歐洲太空總署(European Space)的歐幾里得望遠鏡(Euclid),能夠在宇宙最初的微光中發現更多這樣的黑洞。
The James Webb space telescope has discovered the oldest black hole ever detected, which was thriving so soon after the Big Bang that it challenges our understanding of how these celestial behemoths form, astronomers say https://t.co/cklI1GLUrA
— AFP News Agency (@AFP) January 17, 2024
責任主編:于維寧