詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在近紅外光下為宇宙進(jìn)化早期釋放科學(xué)(CEERS)調(diào)查拍攝的放大圖像。鳴謝:美國宇航局，斯韋歐空局，伯太加空局，空望史蒂夫·芬克爾斯坦(UT奧斯汀)，遠(yuǎn)鏡米凱拉·巴格利(UT奧斯汀)，星系探麗貝卡·拉森(UT奧斯汀)。活動超大質(zhì)洞
（神秘的量黑地球uux.cn）據(jù)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校：研究人員利用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡(JWST)發(fā)現(xiàn)了迄今為止最遙遠(yuǎn)的活動超大質(zhì)量黑洞。這個名為CEERS 1019的詹姆最遠(yuǎn)星系存在于大爆炸后約5.7億年，其黑洞的斯韋質(zhì)量小于早期宇宙中任何其他已知的黑洞。
除了CEERS 1019中的伯太黑洞，研究人員還發(fā)現(xiàn)了另外兩個較小的空望黑洞，它們分別存在于大爆炸后的遠(yuǎn)鏡10億年和11億年。JWST還發(fā)現(xiàn)了11個星系，星系探它們存在于宇宙4.7億至6.75億年前。活動超大質(zhì)洞
該證據(jù)是由JWST宇宙進(jìn)化早期釋放科學(xué)(CEERS)調(diào)查提供的，該調(diào)查由奧斯丁德克薩斯大學(xué)的天文學(xué)教授Steven Finkelstein領(lǐng)導(dǎo)。該計劃結(jié)合了JWST高度詳細(xì)的近紅外和中紅外圖像以及被稱為光譜的數(shù)據(jù)，所有這些都被用于做出這些發(fā)現(xiàn)。
“用這個望遠(yuǎn)鏡觀察這個遙遠(yuǎn)的物體很像是在觀察我們附近星系中存在的黑洞的數(shù)據(jù)，”領(lǐng)導(dǎo)這項研究的UT Austin最近的博士畢業(yè)生Rebecca Larson說。“有這么多譜線需要分析?！?br>該小組在《天體物理學(xué)雜志快報》特刊的幾篇初始論文中發(fā)表了這些結(jié)果。
CEERS 1019的引人注目之處不僅在于它存在的時間有多長，還在于它的黑洞相對來說有多輕。它的質(zhì)量約為900萬個太陽質(zhì)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于早期宇宙中存在的由其他望遠(yuǎn)鏡探測到的其他黑洞。這些龐然大物的質(zhì)量通常超過太陽的10億倍，而且它們更容易被探測到，因為它們更亮。CEERS 1019內(nèi)的黑洞更像我們銀河系中心的黑洞，它的質(zhì)量是太陽的460萬倍。
雖然較小，但這個黑洞存在的時間要早得多，因此仍然很難解釋它是如何在宇宙開始后這么快就形成的。研究人員很早就知道較小的黑洞肯定存在于宇宙的早期，但直到JWST開始觀察，他們才能夠做出明確的探測。
該團(tuán)隊不僅可以解開光譜中哪些發(fā)射來自黑洞，哪些來自其宿主星系，他們還可以查明黑洞攝入了多少氣體，并確定其星系的恒星形成率。
該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)這個星系正在盡可能多地吸收氣體，同時也在制造新的恒星。他們轉(zhuǎn)向這些圖像，探究這可能是為什么。從視覺上看，CEERS 1019看起來是三個明亮的團(tuán)塊，而不是一個單一的圓盤。

在詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的宇宙演化早期釋放科學(xué)(CEERS)調(diào)查中，由奧斯汀德克薩斯大學(xué)的史蒂文·芬克爾斯坦和麗貝卡·拉森領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已經(jīng)確定了迄今為止最遙遠(yuǎn)的活動超大質(zhì)量黑洞。這個黑洞位于CEERS 1019星系內(nèi)，在宇宙大爆炸后的5.7億年后存在，其質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于先前在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)的其他黑洞。鳴謝:美國航天局、歐空局、加空局、Leah Hustak (STScI)
“我們不習(xí)慣在這些距離的圖像中看到如此多的結(jié)構(gòu)，”CEERS團(tuán)隊成員Jeyhan Kartaltepe說，他是紐約羅切斯特理工學(xué)院的天文學(xué)副教授?！靶窍岛喜⒖赡苁侵L該星系黑洞活動的部分原因，這也可能導(dǎo)致恒星形成增加。”
這些只是CEERS調(diào)查的第一批突破性發(fā)現(xiàn)。“到目前為止，關(guān)于早期宇宙中物體的研究主要是理論性的，”芬克爾斯坦說。“有了韋伯，我們不僅可以在極遠(yuǎn)的地方看到黑洞和星系，我們現(xiàn)在還可以開始精確地測量它們。這就是這臺望遠(yuǎn)鏡的巨大威力?！?br>在未來，JWST的數(shù)據(jù)也可能被用來解釋早期黑洞是如何形成的，修正研究人員關(guān)于黑洞在宇宙歷史的最初幾億年中如何成長和演化的模型。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是由美國宇航局及其合作伙伴歐洲航天局和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一項國際計劃。
更加遙遠(yuǎn)的黑洞和星系
CEERS的調(diào)查范圍很廣，還有更多值得探索的地方。緬因州沃特維爾科爾比學(xué)院的團(tuán)隊成員戴爾·科切夫斯基和團(tuán)隊很快在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了另一對小黑洞。
第一個在CEERS 2782星系內(nèi)，最容易辨認(rèn)。沒有任何灰塵模糊了JWST對它的看法，所以研究人員可以立即確定它的黑洞在宇宙歷史上的存在時間——僅在大爆炸后11億年。
第二個黑洞位于CEERS 746星系，存在時間稍早，在大爆炸后10億年。它明亮的吸積盤是一個由氣體和塵埃組成的環(huán)，圍繞著它的超大質(zhì)量黑洞，仍然部分被塵埃遮蔽。
“中央黑洞是可見的，但塵埃的存在表明它可能位于一個也在瘋狂涌出恒星的星系中，”科切夫斯基解釋道。

這張圖顯示了宇宙中目前已知的最遙遠(yuǎn)的活躍超大質(zhì)量黑洞的探測結(jié)果。其中三顆，包括最遙遠(yuǎn)的一顆(在CEERS 1019星系內(nèi))，最近被詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的宇宙演化早期釋放科學(xué)(CEERS)調(diào)查發(fā)現(xiàn)。新的CEERS黑洞比之前在早期宇宙中發(fā)現(xiàn)的任何其他黑洞都要小得多。鳴謝:美國航天局、歐空局、加空局、Leah Hustak (STScI)。
與CEERS 1019中的黑洞一樣，另外兩個新描述的黑洞(位于CEERS 2782和CEERS 746星系中)也是“輕量級”的——至少與這些距離上先前已知的超大質(zhì)量黑洞相比是如此。它們的質(zhì)量只有太陽的1000萬倍。
“研究人員早就知道早期宇宙中一定存在質(zhì)量較低的黑洞。韋伯是第一個能如此清晰地捕捉到它們的天文臺，”科切夫斯基說?！艾F(xiàn)在我們認(rèn)為低質(zhì)量黑洞可能到處都是，等待被發(fā)現(xiàn)?！?br>在JWST之前，所有三個黑洞都太暗而無法被探測到?！笆褂闷渌h(yuǎn)鏡，這些目標(biāo)看起來像普通的恒星形成星系，而不是活躍的超大質(zhì)量黑洞，”芬克爾斯坦補(bǔ)充道。
JWST的敏感光譜也讓這些研究人員能夠測量早期宇宙中星系的精確距離，從而確定它們的年齡。國家科學(xué)基金會NOIRLab的巴勃羅·阿拉巴爾·哈羅和UT Austin的博士后研究員兼哈勃研究員藤本誠治(Seiji Fujimoto)的團(tuán)隊成員確定了大爆炸后存在4.7億至6.75億年的11個星系。不僅它們非常遙遠(yuǎn)，如此多的明亮星系被探測到的事實也是引人注目的。研究人員推測，JWST探測到的星系會比在這些距離上發(fā)現(xiàn)的要少。
“韋伯返回的遙遠(yuǎn)星系的高度詳細(xì)的光譜數(shù)量讓我不知所措，”阿拉巴爾·哈羅說。“這些數(shù)據(jù)絕對令人難以置信?！?br>這些星系正在迅速形成恒星，但化學(xué)成分還沒有離家近得多的星系豐富。
“韋伯是第一個探測到這些星系的人，”藤本解釋道。“這一組，以及我們將來可能識別的其他遙遠(yuǎn)星系，可能會改變我們對整個宇宙歷史中恒星形成和星系演化的理解，”他補(bǔ)充道。
該小組在7月6日的《天體物理學(xué)雜志快報》特刊上發(fā)表了幾篇關(guān)于CEERS調(diào)查數(shù)據(jù)的初步論文:“CEERS在大爆炸后570 Myr發(fā)現(xiàn)一個吸積超大質(zhì)量黑洞:識別大質(zhì)量z > 6類星體的祖先”，由Larson領(lǐng)導(dǎo)，“隱藏的小怪物:用CEERS對z > 5的低質(zhì)量寬線AGN的光譜識別”，由Kocevski領(lǐng)導(dǎo)，“在z≃8−10對CEERS NIRCam選擇的星系的光譜確認(rèn)”，由Arrabal Haro領(lǐng)導(dǎo)，以及“CEERS對NIRCam選擇的光譜確認(rèn)”。

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