山东
IT之家 6 月 7 日消息，由卡内基天文台的安德鲁・纽曼领衔的天文学家团队，首次直接测算出一个潜藏在早期宇宙星系中心的休眠黑洞质量。
这个黑洞体型极为庞大，质量相当于太阳的 60 亿倍。如今它已不再照亮周边区域，但研究团队借助詹姆斯・韦布空间望远镜（JWST），观测星系中心受黑洞引力影响的恒星运动，最终测出了它的质量。该研究成果已发表于《科学》期刊。
相比之下，处于活跃吸积状态的黑洞很容易被发现。数十年来，天文学家一直通过搜寻类星体来定位这类黑洞。类星体是宇宙中最明亮的天体之一，由气体坠入星系中心黑洞时释放的能量驱动。
据IT之家了解，此次测算的黑洞位于星系 MRG-M0138 的中心。这是一个巨型星系，其发出的光线从宇宙仅诞生约 30 亿年时出发，最终抵达韦布空间望远镜。目前该星系已停止孕育新恒星，其中心黑洞也陷入沉寂。
在此之前，天文学家仅能在近邻宇宙中运用这种方法测量黑洞质量。2020 年，科学家因追踪单颗恒星轨道、成功探测到银河系中心黑洞，斩获诺贝尔奖。
天文学家曾借助星系中心恒星的整体运动，测算出距离地球约 7 亿光年范围内的黑洞质量。但若是没有韦布望远镜完备的探测设备，再加上引力透镜效应的助力，人类根本无法对更遥远星系开展同类质量测量。
纽曼解释道：“我们结合韦布望远镜超高的观测分辨率，再依靠宇宙天然的‘放大镜’，成功探测到了这个远在 100 亿光年之外的黑洞。”
星系 MRG-M0138 处在一个巨型星系团后方，星系团会放大并扭曲它的影像，让这个遥远星系看起来比正常情况下大 30 倍。
“结合韦布望远镜的观测数据与引力透镜效应，我们得以窥探黑洞的引力影响范围。在这片区域内，黑洞的引力会大幅提升恒星的运行速度。”纽曼补充说，“这是目前测量黑洞质量最有效的手段之一，因此我们十分欣喜，能将这项技术应用到宇宙更早的演化阶段。”
此前人类仅在近邻宇宙中发现过极少数同等规模的休眠黑洞。
这项发现为探究早期宇宙中黑洞与星系的协同演化，提供了全新线索。在近邻星系中，星系中心黑洞的质量，与星系自身特征存在紧密关联。但长久以来，科学界一直难以验证这种关联在数十亿年前是否就已存在。本次研究表明，在宇宙诞生初期，密度最大的星系内部，黑洞曾经历快速成长。
如今归于沉寂的 MRG-M0138，在过去很可能是一个亮度极强的类星体。黑洞高速成长时释放的能量，会驱散、剥离孕育恒星所需的气体，这或许也是该星系最终停止形成恒星的原因。
后续观测工作还将持续推进。目前，该团队正在分析韦布望远镜采集的其他同类星系数据。欧几里得卫星与南希・格雷斯・罗曼空间望远镜，未来还将发现更多此前未知的引力透镜现象。由卡内基科学研究所作为创始合作方、正在智利拉斯坎帕纳斯天文台建造的巨型麦哲伦望远镜，其将比韦布望远镜能够更精细地解析遥远星系中的恒星运动。
研究团队表示，将这套测算方法应用到更多星系后，天文学家将进一步揭开超大质量黑洞的形成、成长之谜，以及它们如何塑造星系演化的完整过程。
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