天文学家发现有史以来最古老的黑洞

这个令人惊讶的巨大黑洞——质量是太阳的几百万倍——甚至存在于宇宙的早期，这挑战了我们关于黑洞如何形成和生长的假设。天文学家认为，在银河系等星系中心发现的超大质量黑洞经过数十亿年才发展到目前的大小。但这个新发现的黑洞的大小表明它们可能以其他方式形成：它们可能“生来就很大”，或者它们可以以比想象的速度高五倍的速度吞噬物质。

根据标准模型，超大质量黑洞是由死亡恒星的残余物形成的，这些恒星坍塌后可能形成质量约为太阳一百倍的黑洞。如果它以预期的方式增长，这个新发现的黑洞将需要大约十亿年的时间才能增长到其观测到的大小。然而，当这个黑洞被发现时，宇宙的年龄还不到十亿年。

剑桥卡文迪什实验室和卡维里宇宙学研究所的麦奥里诺说：“在宇宙中很早就看到如此巨大的黑洞，所以我们必须考虑它们可能形成的其他方式。”“非常早期的星系富含气体，因此它们就像黑洞的自助餐。”

像所有黑洞一样，这个年轻的黑洞正在吞噬其宿主星系的物质以促进其生长。然而，人们发现这个古老的黑洞吞噬物质的能力比后来的其他黑洞要强烈得多。

年轻的宿主星系，称为GN-z11，从其中心的一个高能黑洞发出光芒。黑洞无法直接观察到，但可以通过在黑洞边缘附近形成的旋转吸积盘发出的明显光芒来探测它们。吸积盘中的气体变得非常热并开始发光并辐射紫外线范围内的能量。天文学家正是利用这种强烈的光芒来探测黑洞的。

GN-z11是一个致密星系，大约比银河系小一百倍，但黑洞可能会损害它的发展。当黑洞消耗过多气体时，它会像超快风一样将气体推走。这种“风”可以阻止恒星形成的过程，慢慢杀死星系，但它也会杀死黑洞本身，因为它也会切断黑洞的“食物”来源。

Maiolino表示，JWST带来的巨大飞跃使这成为他职业生涯中最激动人心的时刻。“这是一个新时代：灵敏度的巨大飞跃，特别是在红外线方面，就像一夜之间从伽利略望远镜升级到现代望远镜一样，”他说。“在韦伯上线之前，我想当你超越我们用哈勃太空望远镜看到的范围时，宇宙可能就没那么有趣了。但事实并非如此：宇宙向我们展示的一切非常慷慨，而这仅仅是开始。”

马伊利诺表示，JWST的敏感性意味着在未来几个月甚至几年内可能会发现更古老的黑洞。Maiolino和他的团队希望利用JWST未来的观测来尝试寻找更小的黑洞“种子”，这可能有助于他们解开黑洞可能形成的不同方式：它们是开始时很大还是快速增长。

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