詹姆斯·韦伯望远镜发现两个巨大的黑洞在黎明时合并，挑战了我们对宇宙的理解

詹姆斯·韦伯太空望远镜的新观测揭示了迄今为止发现的最遥远的一对合并黑洞。这一发现进一步挑战了宇宙学的领先理论。

天文学家使用詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 探测到了已知宇宙中最遥远的一对碰撞黑洞。这些宇宙怪物——每个估计有 5000 万个太阳那么大——在超过 130 亿光年之外被发现，当时距大爆炸仅 7.4 亿年。

研究作者在欧洲航天局 (ESA) 表示，虽然这不是迄今为止发现的最大或最古老的黑洞，但在宇宙历史的如此早期，这对合并黑洞仍然设法变得大得令人费解。 声明。这一发现进一步挑战了宇宙学的主流理论，这些理论无法解释宇宙婴儿期的物体如何能够变得如此之大、如此之快。

该研究的主要作者、剑桥大学研究员汉娜·乌伯勒 (Hannah Übler) 在声明中表示：“我们的研究结果表明，合并是黑洞快速生长的重要途径，即使在宇宙黎明时也是如此。” 。 “与韦伯对遥远宇宙中活跃的大质量黑洞的其他发现一起，我们的结果还表明，大质量黑洞从一开始就在塑造星系的演化。”

黑洞是质量非常大的物体，其引力非常强大，任何东西，甚至光，都无法逃脱它们的魔爪。人们认为它们是在超新星爆炸中大质量恒星塌陷时形成的，它们通过不断吞噬周围星系中的气体、尘埃、恒星和其他物质而生长。

最饥饿、最活跃的黑洞可能会达到超大质量——体积达到太阳质量的几十万到几十亿倍。超大质量黑洞达到如此巨大尺寸的一个关键方法是与附近星系中的其他大型黑洞合并——这种现象在整个宇宙的不同时间和地点都被检测到。

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这一新发现得益于 JWST 强大的 NIRCam 红外仪器，该仪器可以探测遥远宇宙距离和穿过模糊尘埃云的古代物体的光。 

在周四（5 月 16 日）《皇家天文学会月刊》上发表的这项新研究中，研究人员将 JWST 的红外摄像机对准了一个名为 ZS7 的已知黑洞系统，该系统位于宇宙早期宇宙被称为宇宙黎明。先前的观测表明，该系统拥有一个活跃的星系核——星系中心的一个正在进食的超大质量黑洞，当热气体和尘埃旋入黑洞的胃时，它会发出明亮的光。

詹姆斯韦伯太空望远镜的详细观测揭示了黑洞周围致密气体云的运动——表明它正在积极生长——并且还确定了非常接近的第二个黑洞的大致位置，很可能正在与第一个黑洞合并的过程中。

“由于其成像能力前所未有的清晰度，韦伯还允许我们的团队在空间上分离两个黑洞，”于伯勒说。研究小组确定其中一个黑洞的质量约为 5000 万太阳质量；第二个黑洞“埋藏”在致密的气体云中，可能与它的邻居具有相似的质量，但研究人员无法对其辐射获得足够清晰的观察，无法确定这一点。

这对异常古老的合并黑洞进一步证实了这样的观点：黑洞对婴儿宇宙中星系的演化产生了巨大影响，其增长速度超出了当前宇宙学理论所能解释的速度。 

这些大规模合并的遗产今天仍然可以以引力波的形式感受到——时空结构中的涟漪，最早由阿尔伯特·爱因斯坦预测，最近被证实是宇宙无处不在的特征——当黑洞和中子星等大质量物体碰撞时，它会在太空中传播。

研究作者补充说，这些遥远的碰撞怪物释放的涟漪太微弱，无法被地球上当前的引力波探测器探测到。然而，将部署在太空中的下一代探测器，例如 ESA 计划中的 LISA 探测器（计划于 2035 年发射），应该能够探测到合并黑洞产生的最远的涟漪。新的结果表明，这些古代合并的证据可能比之前想象的要丰富得多。