所有超大质量黑洞都发生了什么？天文学家惊讶于韦伯数据

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詹姆斯-韦伯太空望远镜调查发现超大质量黑洞比推测的要少。堪萨斯大学利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）对宇宙中的一片区域进行了勘测，发现活动星系核--体积正在迅速增大的超大质量黑洞--比许多天文学家之前推测的要稀少。

一项利用詹姆斯-韦伯太空望远镜进行的研究发现，活动星系核--快速增长的超大质量黑洞--比以前想象的要少见。这一发现表明宇宙更加稳定，并提供了对暗星系和识别这些星系核的挑战的见解。

这些发现是利用 JWST 的中红外仪器（MIRI）得出的，表明我们的宇宙可能比想象的要稳定一些。这项工作还为观测暗星系、暗星系的特性以及识别 AGN 所面临的挑战提供了启示。

在《天体物理学报》（The Astrophysical Journal）正式发表同行评审论文之前，一篇详细介绍 JWST 研究的新论文最近在 arXiv 上发表，该研究是在宇宙演化早期发布科学（CEERS）计划的支持下进行的。

这项工作由昆士兰大学物理与天文学助理教授艾莉森-柯克帕特里克（Allison Kirkpatrick）领导，重点研究了宇宙中一个被称为"扩展格罗特地带"（Extended Groth Strip）的长期研究区域，该区域位于大熊座和波忒斯座之间。然而，以前对这一区域的研究依靠的是功率较小的一代太空望远镜。

柯克帕特里克说："我们的观测是在去年6月和12月进行的，我们的目标是描述星系在宇宙恒星形成的全盛时期的样子。这是对过去 70 亿至 100 亿年的回望。我们利用詹姆斯-韦伯太空望远镜上的中红外仪器观测了100亿年前星系中的尘埃，尘埃可以掩盖正在形成的恒星，也可以掩盖正在成长的超大质量黑洞。因此，我进行了首次探测，以寻找这些星系中心潜伏的超大质量黑洞。"

我们展示了 MIRI 指向 1（右图）以及 Spitzer/IRAC（中图）和 MIPS（左图）对同一区域的观测结果。同一区域。光圈显示了每幅图像中探测到的光源位置（仅 MIRI 区域）。对于 MIPS（IRAC）图像中，孔径为 6 英寸（2 英寸），与仪器光束大小相对应。在 IRAC 图像中，蓝色对应通道1（3.6 μm），绿色对应通道 2（4.5 μm），红色对应通道 3（5.8 μm）。在 MIRI 图像中，770W 滤光片为蓝色，F1000W 为绿色，F1280W 为红色。资料来源：Kirkpatrick 等人，arXiv:2308.09750

发现与启示

虽然每个星系中间都有一个超大质量黑洞，但AGN是更为壮观的天体动荡，会主动吸入气体，并显示出典型黑洞所没有的光度。

柯克帕特里克和许多天体物理学家预计，分辨率更高的 JWST 勘测将比之前用斯皮策太空望远镜进行的勘测发现更多的 AGN。然而，即使 MIRI 的功率和灵敏度都有所提高，在新的巡天中也几乎没有发现更多的 AGN。

柯克帕特里克说："结果与我的预期完全不同，这是我的第一个重大惊喜。新的发现是快速增长的超大质量黑洞非常稀少。这一发现引发了人们对这些天体下落的疑问。事实证明，这些黑洞的生长速度很可能比之前认为的要慢，考虑到我所研究的星系与我们过去的银河系相似，这就很耐人寻味了。早先利用斯皮策进行的观测只允许我们研究最亮、质量最大、超大质量黑洞快速增长的星系，这使得它们很容易被探测到"。

柯克帕特里克说，天文学中的一个重要谜团在于了解典型的超大质量黑洞（比如在银河系等星系中发现的那些黑洞）是如何生长并影响其宿主星系的。

她说："这项研究的结果表明，这些黑洞并没有迅速生长，吸收的物质有限，也许不会对它们的宿主星系产生重大影响。这一发现开启了黑洞生长的全新视角，因为我们目前的认识主要基于最大星系中质量最大的黑洞，它们对宿主星系有重大影响，但这些星系中较小的黑洞很可能没有影响。"

2013年4月29日，在位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的洁净室里，工程师们一丝不苟地将詹姆斯-韦伯太空望远镜的中红外仪器植入ISIM（即综合科学仪器模块）。作为NASA哈勃太空望远镜的后继者，韦伯望远镜将成为有史以来最强大的太空望远镜。它将观测宇宙中最遥远的天体，提供最初星系形成的图像，并观察遥远恒星周围未被探索的行星。

科大天文学家说，另一个令人惊讶的结果是这些星系中缺少尘埃。柯克帕特里克说："通过使用 JWST，我们可以识别出比以往小得多的星系，包括那些与银河系大小相当甚至更小的星系，这在以前的红移（宇宙距离）条件下是不可能实现的。通常情况下，质量最大的星系由于恒星形成速度快而拥有大量尘埃。我曾假设质量较低的星系也会含有大量尘埃，但它们并没有，这打破了我的预期，提供了另一个引人入胜的发现。"

柯克帕特里克认为，这项工作改变了人们对星系如何生长的理解，尤其是对银河系的理解。她说："我们的黑洞似乎很平淡，没有显示出太多的活动。关于银河系的一个重要问题是，它是否曾经活跃过，或者经历过AGN阶段。如果大多数星系都像我们的银河系一样缺乏可探测到的 AGN，这可能意味着我们的黑洞在过去从未如此活跃过。最终，这些知识将有助于约束和测量黑洞质量，揭示黑洞生长的起源，而这仍然是一个未解之谜。"