迄今為止確認的最早的黑洞可以解釋神秘的紅點

天文學家已經(jīng)證實了最早、最遙遠的黑洞然而——這在當時卻是令人驚訝的可怕。

它位于一個名為 CAPERS-LRD-z9 的星系中，在 5 億年后，它的質(zhì)量已經(jīng)是太陽的大約 3 億倍大爆炸，當時嬰兒宇宙只有當前年齡的 3%。

此外，這一發(fā)現(xiàn)還揭示了一類古老而神秘的天體，稱為小紅點（LRD），它們是早期宇宙中令人困惑的明亮、小而紅色的物體。它們出現(xiàn)在周圍6億年在大爆炸之后，不到十億年后開始消失。

LRD 直到最近才被 JWST 前所未有的探索宇宙黎明的紅外能力所揭示，即宇宙最早的時代.這也是宇宙最紅的時代，因為到達 JWST 的光在穿越不斷擴大的時空結構的漫長旅程中被拉伸到越來越紅的波長。

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新確認的位于 CAPERS-LRD-z9 中心的超大質(zhì)量黑洞被稱為活躍的星系核（AGN），位于星系中心的明亮、快速進食的黑洞。它之所以呈現(xiàn)紅色，是因為它被一個發(fā)光的氣體和塵埃繭所包裹，這可能使它聽起來像科幻小說”黑洞星."

這個超大質(zhì)量黑洞的引力正在將周圍的氣體攪打到每秒約 3,000 公里（1,864 英里）的令人難以置信的速度，即光速的 1%。這些氣體風有助于天文學家揭示黑洞通過光譜學.

“沒有太多其他東西可以創(chuàng)造這個簽名，”解釋主要作者安東尼·泰勒，德克薩斯大學奧斯汀分校天體物理學家。

光譜學將入射光分成波長，以產(chǎn)生揭示有關物體信息的光譜。在這種情況下，當黑洞遠離觀察者時，來自黑洞周圍氣體的光波會被拉伸并變紅。相反，當光向觀察者移動時，它會變得壓縮并變藍。這些變化揭示了物體的速度。

重要的是，CAPERS-LRD-z9 的光譜證實支持了 LRD 包含超大質(zhì)量黑洞的觀點，“超大質(zhì)量”是輕描淡寫的：一些到達1000萬個太陽質(zhì)量在他們的前十億年內(nèi)。相比之下，超大質(zhì)量黑洞位于銀河系的核心大約是 400 萬個太陽質(zhì)量。

LRD 核心的黑洞可能不僅僅是超大質(zhì)量的，而且”超大質(zhì)量“，質(zhì)量比接近其宿主星系恒星質(zhì)量的 10% 到 100%。

具體來說，CAPERS-LRD-z9 中的超大質(zhì)量黑洞質(zhì)量高達 3 億個太陽，其質(zhì)量大約相當于其銀河系中所有恒星的一半。相比之下，更多的局部星系可能有中心黑洞，這些黑洞僅占其恒星質(zhì)量的 0.1% 左右。

為了增加尺寸視角，CAPERS-LRD-z9 非常緊湊，即使是 JWST 也無法解析它。它似乎最多只有 1,140 光年寬——在矮星系領域，繞銀河系運行.

研究人員說有兩種方式一個黑洞在宇宙時間的短短 5 億年內(nèi)變得如此巨大。兩者都從一個大而重的“種子”黑洞開始，以不同的速度生長。

如果它生長在黑洞生長的理論上限，稱為愛丁頓利率，種子可能從大約 10,000 個太陽質(zhì)量開始。

或者，它一開始可能要小得多，只有 100 個太陽質(zhì)量。這顆種子必須以超愛丁頓的速度生長得更快，由重力和周圍厚而致密的氣體包層強制喂養(yǎng)。

種子本身可能起源于原始黑洞大爆炸時產(chǎn)生，嗯，砰砰作響。它們也可能由塌陷形成人口 III 星（難以捉摸的第一批照亮宇宙的恒星），來自密集星團中的“失控碰撞”，或者來自巨大的原始氣體云的直接坍縮。

總的來說，很難在時空中窺視更遠的地方：“在尋找黑洞時，這大約是你實際上可以追溯到的最遠的地方。我們確實在突破當前技術可以檢測到的界限。增加泰勒。

最后，這項研究增加了證據(jù)，表明 LRD 是早期宇宙中的一種短暫現(xiàn)象，并且可能是銀河系演化的第一步，可能已經(jīng)誕生了銀河系本身.

這項研究發(fā)表在天體物理學雜志快報.

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