一些黑洞是怎么变大的？詹姆斯·韦伯太空望远镜可能有答案

送烟激钟

这些小红点可能代表处于发光类星体阶段之前的进化阶段的星系，因此有助于研究人员了解超大质量黑洞在遥远星系中的形成和作用。（图片来源：NASA、ESA、CSA、J.Matthee（ISTA）、R.Mackenzie（苏黎世联邦理工学院）、D.Kashino（日本国家天文台）、S.Lilly（苏黎世联邦理工学院））

（）据美国太空网（Monisha Ravisetti）：通常，最激动人心的黑洞新闻围绕着我们能想象到的最大、最坏、最暴力的空洞。我说的是质量是太阳数十亿倍的超大质量黑洞；那些被称为类星体的物质吞噬了周围的物质，并猛烈地喷出多余的物质，它们产生的光模式甚至超过了它们所居住的星系。

然而，在周四（3月7日），科学家们发布了一项研究，提醒人们：坏黑洞并不是唯一值得思考的黑洞。在可靠的詹姆斯·韦伯太空望远镜的帮助下，该团队确定了一批发光类星体，它们的数量并不是很大。需要明确的是，它们非常巨大，因为它们仍然是超大质量黑洞——只是没有那么大。

简言之，这一发现之所以重要，是因为在很长一段时间里，科学家们都不确定其中一些类星体是如何达到我们观察到的巨大尺寸的。我们知道存在着令人费解的大质量类星体，但目前尚不清楚这些类星体是如何获得令人费解的质量地位的。即使它们吸收了大量的物质，它们也几乎没有足够的时间达到最终形态。那么，这些新发现的、体积较小的类星体是否代表了庞然大物的过渡阶段——填补了科学家们长期以来一直希望填补的空白？

该研究的主要作者、奥地利科学技术研究所助理教授Jorryt Matthee在一份声明中表示：“类星体的一个问题是，考虑到观测到类星体的宇宙年龄，其中一些类星体似乎质量过大。”。“我们称它们为‘有问题的类星体’。”

超大质量的奥秘

这些“有问题的类星体”的生命始于大质量恒星的死亡。

当一颗真正大质量的恒星接近其生命的尽头时，其将氢转化为氦的内在核聚变过程开始减弱。最终，这种内部融合完全停止。对于一个希望与死亡作斗争的明星来说，这是一个问题。一旦聚变结束，数百万年来，通常是数十亿年来，保持恒星稳定抵抗自身引力向内推动的向外压力也是如此。最终，这颗恒星自行坍塌。它死于爆炸性的超新星死亡，一个黑洞诞生了。

然后，如果这个黑洞开始积极地吞噬周围的物质，它最终会成为一个大而糟糕的类星体。然而，问题就在于此。中间会发生什么？

Matthee解释道：“如果我们认为类星体起源于大质量恒星的爆炸，并且我们从一般物理定律中知道它们的最大生长速度，那么其中一些类星体的生长速度看起来比可能的要快。”。“这就像看着一个2米（6.5英尺）高的五岁孩子。有些东西加起来不对劲。”

啊哈！这就是该团队新发现的中型黑洞的来源。也许这些较小的类星体代表了有问题的类星体时间线中缺失的部分。

Matthee说：“黑洞和（超大质量黑洞）可能是宇宙中最有趣的东西。很难解释它们为什么存在，但它们确实存在。我们希望这项工作能帮助我们揭开宇宙最大的神秘面纱之一。”。

跟随红点

研究人员表示，从电影的角度来看，JWST以几个小红点的形式识别出了这些物体——该团队可爱地称之为“婴儿类星体”。

Matthee说：“虽然‘有问题的类星体’是蓝色的，非常明亮，质量是太阳的数十亿倍，但小红点更像是‘婴儿类星体’。它们的质量在1000万到1亿太阳质量之间。”。“此外，它们看起来是红色的，因为它们有灰尘。灰尘遮住了黑洞，使颜色变红。”

同样需要注意的是，研究小组知道这些观测到的黑洞确实是类星体——也就是说，由于红色的色调，它们正在积极进食（或者至少会这样做）。研究人员解释说，他们的目标正在发射所谓的“Hα谱发射线”，具有“宽谱线轮廓”。他们说，这些谱线是在氢原子被加热时发出的；线条的宽度也可以追踪气体的运动。线的底部越宽，气体速度就越高。

Matthee说：“因此，这些光谱告诉我们，我们看到的是一个非常小的气体云，它移动得非常快，围绕着像（超大质量黑洞）这样的大质量物体运行。”。

该团队的下一步自然是更详细地调查这些婴儿类星体，试图将它们与它们的老兄弟类星体真正联系起来，这给科学家的黑洞祖先计算带来了困境。然而，更好的是，该团队总体上对JWST捕捉到的空间区域数据集感到非常兴奋。这些数据背后的合作之一，被称为“再电离时代的发射线星系和星系间气体”的EIGER，甚至不是为了寻找它偶然发现的红点。“我们偶然发现了它们，”Matthee说。

“如果你抬起食指，完全伸展手臂，我们探索的夜空区域大约相当于你指甲表面的二十分之一。到目前为止，我们可能只刮到了表面。”

3月发表了一篇关于这一发现的论文。7发表在《天体物理杂志》上。