科技媒体Ars Technica今日发文指出,天文学家通过詹姆斯·韦布空间望远镜的观测数据,进一步证实了早期宇宙中名为Abell 2744−QSO1的“小红点”天体,实际上是一个外围恒星极其稀少的超大质量黑洞。
QSO1是一个受到尘埃红化和强烈引力透镜效应影响的活跃星系核,被普遍认为在大爆炸后约7亿年形成。
借助引力透镜效应形成的QSO1三重像及其放大细节,研究团队成功重建了该黑洞周围环境的精细图像。他们通过比较不同区域的亮度,并测量氢气发射线的红移和蓝移,来判断气体相对于地球的运动方向。
国际研究团队的分析结果显示,该天体一侧呈现红移,另一侧呈现蓝移,这与围绕中心天体旋转的特征相符。此外,团队还分析了速度弥散情况,以确定这些物质的运动是否集中,以及是否受单一巨大引力源的主导。
随后,研究人员将这些观测数据引入多种物理模型进行模拟。结果表明,最符合观测情景的是一个由巨大点质量源主导,周围物质围绕其旋转的体系,这明确指向了超大质量黑洞是该系统的核心。
模型估算该黑洞的质量约为太阳的5000万倍,而其周围恒星的总质量上限仅为2000万个太阳质量。这意味着整个系统中超过三分之二的质量都集中在黑洞内部。
这一发现使得QSO1成为当前已知的“最裸露”的大质量黑洞,即黑洞几乎单独主宰了整个系统,甚至有研究者对“星系”一词在此处的使用持保留态度。
这一观测结果引出了一个更深层次的宇宙学问题:在宇宙诞生如此短的时间内,如此巨大的黑洞是如何形成的?相关论文中讨论了三种主要的假说:
第一种理论认为这些黑洞是在大爆炸后不久形成的原初黑洞。
第二种假说是大质量气体云直接坍缩形成黑洞,期间跳过了恒星形成阶段。
第三种观点则认为,早期高密度恒星团中的大量黑洞通过连续并合,从而迅速增长并达到超大质量。
然而,QSO1周围缺少致密的恒星团,这使得通过大量黑洞逐步并合形成超大质量黑洞的第三种假说难以成立。
论文也指出,许多直接坍缩模型通常需要强大的紫外辐射源,并且预测比QSO1观测到的更多周边物质,这使得原初黑洞的形成方案在目前看来更具说服力。
