研究人员利用詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)发现了迄今为止最遥远的活跃超大质量黑洞。这个名为CEERS 1019的星系在大爆炸后大约5.7亿年存在，它的黑洞比早期宇宙中发现的任何黑洞都要小。
除了CEERS 1019中的黑洞，研究人员还发现了另外两个黑洞，它们位于较小的一侧，存在于大爆炸后的10亿年和11亿年。JWST还发现了11个存在于宇宙4.7亿到6.75亿年前的星系。
这些证据是由德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学教授史蒂文·芬克尔斯坦(Steven Finkelstein)领导的JWST的宇宙演化早期释放科学(CEERS)调查提供的。该计划结合了JWST非常详细的近红外和中红外图像以及被称为光谱的数据，所有这些都被用于这些发现。
“用这台望远镜观察这个遥远的物体，就像观察我们附近星系中存在的黑洞的数据一样，”领导这项研究的德克萨斯大学奥斯汀分校(UT Austin)最近的博士研究生丽贝卡·拉尔森(Rebecca Larson)说。“有很多谱线需要分析。”
该团队在《天体物理学杂志快报》的特刊上发表了几篇初步论文，发表了这些结果。
CEERS 1019之所以引人注目，不仅是因为它存在的时间长，还因为它的黑洞重量相对较小。它的质量约为900万太阳质量，远远小于早期宇宙中存在的其他黑洞，这些黑洞也被其他望远镜探测到。这些庞然大物的质量通常是太阳的10亿倍以上，而且它们更容易被探测到，因为它们要亮得多。CEERS 1019中的黑洞更像我们银河系中心的黑洞，银河系的质量是太阳的460万倍。
虽然这个黑洞更小，但它存在的时间要早得多，所以很难解释它是如何在宇宙开始后这么快就形成的。研究人员早就知道，宇宙中更早的时候一定存在更小的黑洞，但直到JWST开始观测，他们才能够做出明确的探测。
研究小组不仅可以弄清楚光谱中哪些是来自黑洞的，哪些是来自它的宿主星系的，他们还可以确定黑洞吸收了多少气体，并确定其星系的恒星形成速率。
研究小组发现，这个星系在吸收尽可能多的气体的同时，也在产生新的恒星。他们转向图像来探索其中的原因。从视觉上看，CEERS 1019是三个明亮的团块，而不是一个单一的圆盘。
“我们不习惯在这么远的距离上看到这么多的图像结构，”CEERS团队成员、纽约罗切斯特理工学院天文学副教授Jeyhan Kartaltepe说。“星系合并可能是推动这个星系黑洞活动的部分原因，这也可能导致恒星形成增加。”
这些只是CEERS调查的首批突破性发现。芬克尔斯坦说:“到目前为止，对早期宇宙中物体的研究主要是理论上的。”“有了韦伯，我们不仅可以看到极端距离的黑洞和星系，我们现在可以开始精确地测量它们。这就是这台望远镜的巨大力量。”
在未来，JWST的数据也可能被用来解释早期黑洞是如何形成的，修正研究人员关于黑洞在宇宙历史的前几亿年是如何生长和演化的模型。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是由美国宇航局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。
更遥远的黑洞和星系
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