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韦伯侦测到目前最远的黑洞合并

2024-05-19 |作者:吴典谚 | 来源:台北市立天文科学教育馆

由左至右,第一张图片显示了黑色背景上的一大片星系。第二张图片显示了这个区域中一个较小的区域,更详细揭示了星系的各种形状和颜色。最后的图片显示了ZS7星系系统,可看到橙色的电离氢和暗红色的电离氧。 (资料来源:ESA/Webb, NASA, CSA, J. Dunlop, D. Magee, PG Pérez-González, H. Übler, R. Maiolino等)
 
  • 由左至右,第一张图片显示了黑色背景上的一大片星系。第二张图片显示了这个区域中一个较小的区域,更详细揭示了星系的各种形状和颜色。最后的图片显示了ZS7星系系统,可看到橙色的电离氢和暗红色的电离氧。 (资料来源:ESA/Webb, NASA, CSA, J. Dunlop, D. Magee, PG Pérez-González, H. Übler, R. Maiolino等)

一个国际天文学家团队利用美国詹姆斯.韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope)发现到宇宙年龄只有7.4亿年时两个星系及其巨大黑洞正在进行合并的证据。这是迄今为止探测到最遥远的黑洞合并,也是首次在宇宙如此早期就探测到这种现象。
 
电脑仿真生成的两个黑洞景象。(路透)

在大霹雳(Big Bang)后10亿年里中已经发现了巨大的黑洞,意谓着黑洞的增长一定非常快速且非常早。现在,詹姆斯.韦伯太空望远镜对早期宇宙中黑洞的生长提供更多的线索。这项研究已发表在《皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)。大质量黑洞具有独特的光谱特征,使天文学家能够识别它们。对于非常遥远的星系,例如这个研究中的星系(称为ZS7系统),这些特征是无法从地面上看到的,只能用韦伯望远镜观察。

英国剑桥大学的第一作者汉娜.乌伯勒(Hannah Übler)解释说:「我们在黑洞附近发现了快速运动的高密集气体,以及被黑洞在吸积过程中产生的高能辐射照亮的高温和高电离气体,韦伯的高解析力还可分辨出两个黑洞影像。」研究团队发现,两个黑洞中有一个质量是太阳质量的5000万倍,另一个黑洞的质量很可能相似,因为第二个黑洞被埋在稠密的气体中,测量起来较困难。

乌伯勒解释说:「我们的发现表明,合并是黑洞快速增长的重要途径,即使在宇宙黎明也是如此,大质量黑洞从一开始就在塑造星系的演化。」研究团队也指出,一旦两个黑洞合并,它们也会产生重力波。这样的事件将被下一代重力波天文台侦测到,例如即将开始的雷射干涉太空天线(Laser Interferometer Space Antenna)任务,该任务最近得到了欧洲太空总署的批准,将成为世界第一座太空中的重力波天文台。 (编译/吴典谚)

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