导读 内盖夫本古里安大学卢卡斯·富塔克博士和阿迪·齐特林教授领导的天文学家小组通过分析詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的图像，在早期宇宙...

内盖夫本古里安大学卢卡斯·富塔克博士和阿迪·齐特林教授领导的天文学家小组通过分析詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的图像，在早期宇宙中发现了一个极红的引力透镜超大质量黑洞。它的颜色表明黑洞位于厚厚的尘埃后面，遮蔽了它的大部分光线。研究小组成功测量了黑洞的质量，发现它的质量比其宿主星系要大得多，而且比在更多本地例子中看到的质量要大得多。

两年前发射的 JWST 彻底改变了我们对早期星系形成的看法。它导致了对非常早期星系的探测，其丰度和亮度比之前预测的要高，并揭示了一些新类型的物体。

这组天文学家在 JWST 图像中发现了一个来自早期宇宙的透镜状类星体物体。类星体是明亮的活跃星系核：星系中心的超大质量黑洞正在积极吸积物质。

黑洞上的物质吸积会发出大量辐射，照亮宿主星系，形成紧凑而明亮的恒星状外观。Furtak 和 Zitrin 识别该物体的 JWST 图像是为 UNCOVER 计划拍摄的，该计划对 Abell 2744 星系团的区域进行了前所未有的深度成像。

由于星团包含大量质量，它会弯曲时空或在其附近传播的光线路径，从而有效地创建引力透镜。引力透镜放大了其背后的背景星系，使天文学家能够观察到比其他方式更遥远的星系。

“当 JWST 开始发送第一批数据时，我们感到非常兴奋。我们正在扫描 UNCOVER 计划收到的数据，三个非常紧凑但呈红色绽放的物体引人注目，吸引了我们的注意，”博士后卢卡斯·富塔克 (Lukas Furtak) 博士说BGU 研究员和发现论文的主要作者。“它们的‘红点’外观立即让我们怀疑它是一个类星体物体。”

富塔克和 UNCOVER 小组开始调查该物体。“我们使用为星系团构建的数值透镜模型来确定这三个红点必须是同一背景源的多个图像，这是在宇宙只有大约 7 亿年历史时看到的，”齐特林教授说是 BGU 的天文学家，也是这些发现论文的主要作者之一。

“对该物体颜色的分析表明，它不是一个典型的恒星形成星系。这进一步支持了超大质量黑洞假说，”匹兹堡大学、UNCOVER 项目联合负责人雷切尔·贝赞森 (Rachel Bezanson) 教授说道。贝赞森教授补充道：“鉴于其紧凑的尺寸，很明显这很可能是一个超大质量黑洞，尽管它仍然与早期发现的其他类星体不同。” 这个独特的红色致密天体的发现于去年发表在《天体物理学杂志》上。但这只是故事的开始。

该团队随后获取了“红点”三幅图像的 JWST/NIRSpec 数据并分析了数据。“这些光谱令人惊叹不已，”来自斯威本科技大学、UNCOVER 项目联合负责人的 Ivo Labbé 教授说道，“通过将三幅图像的信号与透镜放大率相结合，得到的光谱是等效的JWST 对未透镜物体进行了约 1700 小时的观测，使其成为 JWST 对早期宇宙中单个物体获得的最深光谱。”

“利用这些光谱，我们不仅成功地确认了红色致密天体是一个超大质量黑洞并测量了其精确的红移，而且还根据其发射线的宽度对其质量进行了可靠的估计，”主要作者 Dr.富尔塔克。“气体在黑洞的引力场中绕轨道运行，并达到了在星系其他部分中看不到的非常高的速度。由于多普勒频移，吸积材料发出的光在一侧发生红移并发生蓝移在另一侧，根据其速度。这导致光谱中的发射线变得更宽。”

但测量结果又带来了另一个惊喜：与宿主星系的质量相比，黑洞的质量似乎过高。

“该星系的所有光线必须容纳在当今星团大小的一个微小区域内。光源的引力透镜放大率给了我们对尺寸的精确限制。即使将所有可能的恒星打包到如此小的区域中，黑洞最终至少占系统总质量的 1%，”普林斯顿大学教授、最近论文的主要作者之一珍妮·格林 (Jenny Greene) 说道。

“事实上，现在已经发现早期宇宙中的其他几个超大质量黑洞也表现出类似的行为，这导致人们对黑洞和宿主星系的生长以及它们之间的相互作用产生了一些有趣的观点，但目前尚不清楚。”

天文学家不知道这种超大质量黑洞是否是从恒星残骸中生长出来的，或者可能是从早期宇宙中直接塌缩成黑洞的物质中生长出来的。

“在某种程度上，这相当于天体物理学中先有鸡还是先有蛋的问题，”齐特林教授说。“我们目前不知道哪个先出现——星系还是黑洞，第一个黑洞有多大，以及它们是如何生长的。”

由于最近用 JWST 检测到了更多这样的“小红点”和其他活跃的星系核，希望我们很快就会有更好的想法。