天文學家發現迄今最遙遠的黑洞

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天文學家利用韋伯太空望遠鏡，在星系CAPERS-LRD-z9的中心發現了一個超大質量黑洞，存在時間為大霹靂後約5億年，創下目前所知最遙遠黑洞紀錄。

研究團隊認為，在搜尋黑洞的研究中，這次發現已經接近觀測技術所能達到的極限。雖然有更遙遠的超大質量黑洞候選天體，但始終未發現黑洞特有的光譜特徵，而本次研究的觀測數據終於提供了解答。

星系CAPERS-LRD-z9最初僅是深空影像中的一個特殊亮點，後來確認屬於韋伯揭示出現於宇宙早期的新型星系，稱為「小紅點」。這類天體與過去由哈伯望遠鏡所發現的星系截然不同，其形成與本質至今仍待釐清。此次的發現支持了「小紅點」的亮度異常來自星系中心黑洞活動的假說，而非龐大的星群，因為在早期宇宙中，要短時間內產生如此龐大數量的恆星並不合理。此外，「小紅點」的「紅色」特徵可能源自環繞黑洞外的厚重氣體塵埃。當光線穿越這些氣體塵埃時，光譜會向紅色波段偏移。研究團隊表示，此現象與其他星系觀測到的情況高度一致。

更令人矚目的是，星系CAPERS-LRD-z9中心黑洞的質量十分龐大。估計約達太陽質量的3億倍，幾乎相當於星系內所有恆星質量的一半。即便在超大質量黑洞族群分布中，也是屬於異常龐大的質量規模。發現在大霹靂後僅數億年就出現質量如此巨大的黑洞，為研究超大質量黑洞的成長機制提供關鍵線索。理論上，後期宇宙中的黑洞有充裕的時間透過吸積與合併逐步增長，但若要在宇宙演化如此早期階就達到此質量，意味著黑洞的增長速度遠快於既有模型的預測，或者是種子黑洞一開始形成的質量就非常龐大。

團隊成員表示：「這項發現增添了新證據，顯示早期宇宙的黑洞的成長模式遠比我們原先認為的更加快速，或者它們的誕生時的質量就遠超過模型的預測。」


資料來源：Sci News

文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。



資料來源 : 國家地理
https://www.natgeomedia.com/science/article/content-18469.html