韦布望远镜：发现有史以来第一个与黑洞“巨婴”有关的证据

黑洞模拟图。 NASA

天文学家可能在早期宇宙中发现了重型黑洞胚胎存在的首个证据。这是一种特殊的黑洞，它们的存在可以解释为什么某些质量相当于几百万甚至上百亿个太阳的超大质量黑洞，能够在宇宙大爆炸后不足10亿年内快速增大。

(资料图片仅供参考)

哈佛-史密森天体物理学中心的一个科研团队在使用詹姆斯·韦布空间望远镜和钱德拉X射线空间望远镜，对类星体进行研究时，发现了一个类黑洞天体。这个天体位于一个名叫‬UHZ1的星系内。韦布提供的数据显示，UHZ1有“过大质量黑洞星系”的特征。钱德拉X射线空间望远镜的X发射线观测结果也表明，UHZ1中心存在一个处于物质吸积过程，也就是正在“进食”的黑洞。

所谓“过大质量黑洞星系”是指早期宇宙中心存在重型黑洞胚胎的星系，这些星系的规模和它们所拥有的黑洞质量不匹配。

这个黑洞的质量大约相当于4000万个太阳。研究人员将观测结果和计算机模拟结果进行了比较后发现，二者能够吻合。模拟中最符合观测结果的一种可能是，那里有一个初始质量大约相当于10000个太阳的黑洞胚胎，在宇宙诞生后大约5亿年内，其质量飞速增加到了大约相当于4000万个太阳。

科学家之所以对黑洞的胚胎感兴趣，主要是因为近年随着技术的发展，人们越来越多地在早期宇宙——也就是距离宇宙大爆炸不太久的时空中发现了超大质量黑洞。

几乎每一个大星系的中心都存在至少一个超大质量黑洞，它们的质量巨大，至少相当于几百万个太阳，有的甚至相当于上百亿个太阳。

这么大的黑洞从何而来是一个谜。我们虽然知道大质量恒星死后会变成黑洞，但那样的黑洞太小，通过吞噬有限的物质和与其他黑洞合并增大到今天的规模，需要经历数十上百亿年的时间。

超大质量黑洞的起源本就让人不解，而更让人疑惑的是人们最近又在很年轻的宇宙中发现了拥有超大质量黑洞的星系。这些超大质量黑洞所在的时间距离宇宙诞生只有几亿年。这就好比两个孩子，一个十八岁，有一米七；另外一个只有六岁，却也有一米七一样。

为了解释这种现象，科学家认为可能是因为黑洞的胚胎有不止一种的起源方式。一种起源于轻型黑洞胚胎，它们是第一代恒星遗留下来的，质量只相当于10至100个太阳；另一种是重型黑洞胚胎，它们是大质量云团直接坍缩而成的，质量可达太阳的100000倍。后者“赢在了起跑线”上，再加上早期宇宙星系合并和由此带来的黑洞合并比今天频繁，以及星系合并会给黑洞带来的更多“食物”，它们在宇宙还很年轻的时候就变成了巨无霸。

虽然还有一些令人困惑的地方，黑洞的成长也会受具体环境的影响。但是重型黑洞胚胎理论确实可以较好地解释幼年期的宇宙孕育出巨无霸黑洞这一矛盾。而针对UHZ1的研究成果，也可以作为第一个证据，证明这些黑洞的“巨婴”确有可能存在。