天文学家发现了一个形状像无穷大符号的星系

耶鲁大学天文学家彼得·范·多克姆（Pieter van Dokkum）和他的团队在深空中发现了一个非凡的天体，并将其命名为“无限”星系。这个结构实际上是由两个最近相撞的星系组成的，其形状令人联想到无穷大符号。

研究人员报告称，在这个构造的中心存在一个超大质量黑洞，它坐落在浓密的气体云中。他们的研究结果最近发表在《天体物理学杂志快报》上。

研究团队表示，这一发现因几个令人信服的理由而引人注目。它可能揭示了黑洞形成的新机制，有助于理解大质量黑洞如何在宇宙早期就存在，甚至可能代表着首次在超大质量黑洞诞生后不久对其进行直接观测。

耶鲁大学文理学院索尔·戈德曼家族天文学教授兼物理学教授、这项新研究的主要作者范多克姆说：“这可能是我们迄今为止获得的最接近确凿的证据。”

他说，这个星系的一切都是不寻常的。“它不仅看起来非常奇怪，而且还有一个正在吸积大量物质的超大质量黑洞，最令人惊讶的是，这个黑洞并不位于合并星系的两个核心内部，而是位于中间。我们扪心自问：该如何解释这一现象？”

范多克姆和哥本哈根大学天文学家加布里埃尔布拉默在研究 COSMOS-Web 调查图像时发现了这一现象，该图像是美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜数据档案的一部分。

范·多克姆还领导了对韦伯数据的后续观测。此外，研究人员还使用了凯克天文台的数据进行研究，以及美国国家射电天文台甚大阵列和钱德拉X射线天文台的档案数据。

詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄到的“无限星系”是两个星系发生宇宙碰撞的结果，其形状类似于无穷大符号。这次合并形成了一个新生的超大质量黑洞，以白线为标志，其质量约为太阳质量的100万倍，地球质量的3000亿倍。图片来源：詹姆斯·韦伯太空望远镜和美国宇航局（计算机模拟黑洞图像）。

研究人员表示，发现一个不在巨大星系核中的黑洞本身就很不寻常。而发现这个黑洞刚刚形成更是史无前例。

“换句话说，我们认为我们正在见证一个超大质量黑洞的诞生——这是以前从未见过的，”范多克姆说。这一发现还对有关早期宇宙黑洞形成的持续争论具有重要意义。

一种理论——“光种子”理论——认为恒星核心坍缩爆炸时会形成小型黑洞。最终，这些“光种子”黑洞会合并成超大质量黑洞。然而，这一理论需要极其漫长的时间才能最终实现。韦伯望远镜已经发现了一些宇宙中出现时间过早、无法用“光种子”理论解释的超大质量黑洞。

剩下的就是“重种子”理论，该理论由耶鲁大学天体物理学家普里亚姆瓦达·纳塔拉詹等人倡导。该理论认为，更大的黑洞可以由大量气体云的坍缩形成。“重种子”理论的症结在于，坍缩的气体云通常会形成恒星。

然而，范多克姆说，无限星系可能表明极端条件——包括“重种子”理论所提出的早期宇宙的条件——可能导致黑洞的产生。

“在这种情况下，两个盘状星系相撞，形成了我们所看到的恒星环状结构，”他说。“在碰撞过程中，这两个星系内的气体发生冲击和压缩。这种压缩可能足以形成一个致密的结，然后坍缩成黑洞。”

他补充道：“虽然这种碰撞很少见，但类似的极端气体密度在星系开始形成的早期宇宙时期相当常见。”

范多克姆和他的同事强调，需要进行更多研究来证实这些发现以及它们对黑洞形成的预示。

编译自/scitechdaily