破纪录的超大质量黑洞甚至是在X射线中看到的最古老的黑洞

天文学家最近发现了迄今为止在 X 射线波长范围内观测到的最遥远的黑洞,它具有一些不寻常的特性,可以帮助揭开最大黑洞如何形成的奥秘。

大多数星系的中心都有一个超大质量黑洞,其质量是太阳质量的数十万甚至数百万或数十亿倍。这些巨大的黑洞被认为与星系的形成方式有关,但这种关系尚不清楚——超大质量黑洞到底是如何变得如此巨大也是一个悬而未决的问题。

最近在 UHZ1 星系中发现的黑洞距离我们令人难以置信的 132 亿光年,它是一个年轻的黑洞,目前它的质量与其所在星系的质量相似。它之所以可见,要归功于星系团 Abell 2744 的引力透镜效应(如下所示),该星系团的质量如此巨大,以至于它会弯曲时空并放大遥远的星系,使其可被观测到。它是使用詹姆斯·韦伯太空望远镜定位的,然后使用当时的钱德拉 X 射线天文台进行观测。

天文学家使用钱德拉和韦伯望远镜在 X 射线中发现了迄今为止最遥远的黑洞(在一个被称为 UHZ1 的星系中)。 X射线发射是超大质量黑洞不断增长的一个明显特征。这一结果可以解释宇宙中一些第一个超大质量黑洞是如何形成的。这张合成图像通过来自钱德拉(紫色)的 X 射线和来自韦伯(红色、绿色、蓝色)的红外数据显示了 UHZ1 所在的星系团 Abell 2744。
天文学家使用钱德拉和韦伯望远镜在一个名为 UHZ1 的星系中发现了 X 射线中检测到的最遥远的黑洞。这张合成图像通过来自钱德拉(紫色)的 X 射线和来自韦伯(红色、绿色、蓝色)的红外数据显示了 UHZ1 所在的星系团 Abell 2744。图片来源:X 射线:NASA/CXC/SAO/Ákos Bogdán;红外:NASA/ESA/CSA/STScI;图像处理:NASA/CXC/SAO/L。弗拉塔尔和K.阿坎德

该研究的主要作者、天体物理中心的阿科斯·博格丹 (Akos Bogdan) 表示:“我们需要韦伯太空望远镜来发现这个非常遥远的星系,而钱德拉太空望远镜则需要找到它的超大质量黑洞。”哈佛和史密森尼在一份声明中。 “我们还利用宇宙放大镜来增加我们检测到的光量。”

这个黑洞似乎生来就很大,这使得它即使在年轻时也能达到很大的质量。 “黑洞一旦形成,其生长速度就受到物理限制,但那些天生质量更大的黑洞就有了先机。这就像种植一棵树苗,与只种一粒种子相比,它需要更少的时间才能长成一棵大树,”另一位研究人员、普林斯顿大学的安迪·古尔丁解释道。

该黑洞位于一个发出X射线的过热气体内部,这表明它可能是由气体云塌陷形成的。耶鲁大学研究员普里亚姆瓦达·纳塔拉詹 (Priyamvada Natarajan) 表示:“我们认为这是首次发现‘特大黑洞’,也是迄今为止获得的关于某些黑洞是由巨大气体云形成的最佳证据。” “我们第一次看到一个短暂的阶段,其中一个超大质量黑洞在落后之前其重量与银河系中的恒星一样重。”

该研究发表在《自然天文学》杂志上,其他结果发表在《天体物理学杂志快报》上。


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