2024年05月18日

詹姆斯·韦伯望远镜探测到已知最早的黑洞合并,距离大爆炸仅7.4亿年

天文学家发现了两个星系及其大质量黑洞合并的最早证据,距离大爆炸仅7.4亿年。

该研究结果于周四发表在该杂志上英国皇家天文学会月刊,有助于科学家了解黑洞在宇宙早期是如何变得如此之大的。研究人员使用詹姆斯·韦伯太空望远镜观察了130亿年时光倒流并观察合并。

科学家们不确定巨型黑洞(质量是太阳的数百万倍或数十亿倍)来自哪里。

“它们是否以某种方式天生就很大,或者它们必须由最初较小的黑洞组成,这些黑洞碰撞在一起形成巨人?”安德鲁·庞岑伦敦大学学院的宇宙学家没有为这些发现做出贡献,他对监护人汉娜·德夫林(Hannah Devlin)。“来自[韦伯望远镜]的这一新证据是间接的,但它有助于表明黑洞碰撞的重要作用。

“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。汉娜·尤伯勒(Hannah Übler),英国剑桥大学的一位研究员在陈述来自欧洲航天局。“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。

黑洞是包装在相对较小的空间中的大量物质集合。它们是如此密集,以至于包括光在内的任何东西都无法逃脱它们巨大的引力。几乎每个大星系的中心都有一个超大质量黑洞。

根据这篇新论文,通过最近使用韦伯望远镜的研究,研究人员发现了大量黑洞,这些黑洞在宇宙的前十亿年中达到了令人难以置信的质量。今年1月,天文学家发现了已知最古老的黑洞——而且它比他们预期的要大得多。这意味着它要么开始比科学家想象的要大,要么增长得惊人。

根据这项研究,早期宇宙中黑洞增长的可能来源包括原始云的坍塌,早期巨星的残余以及恒星和黑洞的合并。该论文的作者写道,天文学家还认为黑洞可能会合并并变得更大,但之前关于这一点的发现是“试探性的和间接的”。

在这项新研究中,研究人员研究了一种名为ZS7的系统。根据欧空局的声明,他们根据附近非常密集,快速移动的气体的证据确定了这两个黑洞,以及通常由黑洞在积累物质时产生的辐射照射的热和高度电离气体。

研究人员测量出其中一个黑洞的质量是太阳质量的5000万倍。他们认为另一个黑洞的质量相似,但无法测量它,因为它被稠密的气体阻挡了。

未来,引力波天文台,如激光干涉仪太空天线,有望发射到太空在 2030 年代中期,可以让科学家测量时空涟漪来自这两个黑洞的合并和很久以前的其他合并。

“韦伯的研究结果告诉我们,LISA可以检测到的较轻系统应该比以前假设的要频繁得多。诺拉·吕茨根多夫欧洲航天局LISA首席项目科学家在声明中说。“这只是冰山一角。”

相关文章