哈勃太空望遠(yuǎn)鏡看到的星系GN-z11和一個正在進(jìn)食的黑洞（插圖）。（圖片來源:uux.cn/NMASA、伯太歐空局、空望P. Oesch（耶魯大學(xué)）、遠(yuǎn)鏡有史遙遠(yuǎn)于古G. Brammer（科技科學(xué)研究院）、發(fā)現(xiàn)P. van Dokkum（耶魯大學(xué)）和G. Illingworth（加州大學(xué)圣克魯茲分校）（插圖）羅伯特·李）
（神秘的老最老星地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：一組天文學(xué)家使用詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡（JWST）發(fā)現(xiàn)了迄今為止最遙遠(yuǎn)、最古老的黑洞位黑洞，該黑洞正在吞噬其宿主星系。詹姆最古
這一發(fā)現(xiàn)可能是斯韋在理解宇宙早期超大質(zhì)量黑洞如何達(dá)到相當(dāng)于太陽數(shù)十億倍質(zhì)量方面向前邁出的一大步。
黑洞位于古老的伯太星系GN-z11中，距離我們134億光年，空望因此被認(rèn)為是遠(yuǎn)鏡有史遙遠(yuǎn)于古宇宙大爆炸后4億年的產(chǎn)物。黑洞本身的發(fā)現(xiàn)質(zhì)量約為太陽的600萬倍，似乎正在以比當(dāng)前理論所能承受的老最老星極限快五倍的速度從周圍星系中吸取物質(zhì)。
劍橋大學(xué)物理系和團(tuán)隊負(fù)責(zé)人羅伯托·馬約里諾在一份聲明中稱這一發(fā)現(xiàn)是黑洞科學(xué)的“巨大飛躍”。
“在宇宙中看到如此巨大的黑洞還為時過早，所以我們必須考慮它們可能形成的其他方式，”邁奧利諾在聲明中說。“非常早期的星系富含氣體，因此它們就像黑洞的自助餐。“
超大質(zhì)量黑洞是過食者嗎？
宇宙不到10億歲時形成的早期超大質(zhì)量黑洞的大小是形成理論的一個問題，因為達(dá)到太陽質(zhì)量的數(shù)百萬或數(shù)十億倍需要數(shù)十億年的不斷喂養(yǎng)。
“這就像看到一個家庭走在街上，他們有兩個六英尺高的青少年，但他們還有一個六英尺高的蹣跚學(xué)步的孩子，”梅努斯大學(xué)研究員約翰·里根沒有參與這項研究，他在提到以前的發(fā)現(xiàn)時告訴Space.com。“這有點問題；這個蹣跚學(xué)步的孩子是怎么長得這么高的？宇宙中的超大質(zhì)量黑洞也是如此。它們是如何如此迅速地變得如此巨大的？”
科學(xué)家們目前有兩條主要路線可以讓黑洞在早期宇宙中達(dá)到超大質(zhì)量狀態(tài)。它們可以從小黑洞種子開始，當(dāng)大質(zhì)量恒星在數(shù)百萬年或數(shù)十億年后的生命末期坍縮時產(chǎn)生，或者它們可以完全跳過這一階段。
如果巨大的冷氣體和塵埃云坍塌，立即形成一顆質(zhì)量為太陽幾百萬倍的“重黑洞種子”，這種情況就可能發(fā)生。通過這種方式，這個過程可以在數(shù)百萬或數(shù)十億年的恒星演化過程中快速前進(jìn)，在幫助黑洞種子成長為超大質(zhì)量黑洞的喂養(yǎng)和合并過程中領(lǐng)先一步。這個新的古代黑洞的質(zhì)量是太陽的幾百萬倍，這一發(fā)現(xiàn)支持了重種子理論。

事件視界望遠(yuǎn)鏡是通過國際合作打造的八架地面射電望遠(yuǎn)鏡的行星規(guī)模陣列，拍攝了這張M87星系中心超大質(zhì)量黑洞及其陰影的圖像。（圖片來源:uux.cn/EHT合作）
然而，另一方面，GN-z11中黑洞吸積物質(zhì)的速度可能表明，黑洞吸積物質(zhì)的速度可能比觀察到的早期宇宙中發(fā)現(xiàn)的其他黑洞要快得多。這將有助于小黑洞種子理論。
一個被稱為愛丁頓極限的數(shù)學(xué)公式標(biāo)志著一個物體（如恒星）積累質(zhì)量的速度，而它發(fā)出的輻射（其光度）不會將質(zhì)量推開，從而切斷食物供應(yīng)。
雖然黑洞不發(fā)光是因為它們被稱為事件視界的光捕獲邊界所限制，但它們巨大的引力影響確實會導(dǎo)致圍繞它們旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)被劇烈攪動和加熱，并在此過程中發(fā)出輻射。黑洞吞噬得越快，來自被稱為活動星系核（AGN）的區(qū)域的光就越強。
因此，愛丁頓極限適用于這個區(qū)域，它可以類似地將物質(zhì)推開并切斷黑洞的進(jìn)食狂潮。
這個新發(fā)現(xiàn)的黑洞正在以比愛丁頓極限高五倍的速度從其宿主星系吸積物質(zhì)。所謂的“超愛丁頓吸積”時期可能會發(fā)生，但只是在有限的時段內(nèi)發(fā)生。
該團(tuán)隊估計，如果這個黑洞的貪婪進(jìn)食期已經(jīng)持續(xù)了1億年，它可能不會以一顆沉重的黑洞種子的形式開始生命。它可能是在宇宙大爆炸后約2.5億至3.7億年間由一顆質(zhì)量輕得多的黑洞種子形成的，并迅速增長到1340萬年前JWST觀測到的質(zhì)量。
喂養(yǎng)黑洞可能會毀滅它的宿主星系
該團(tuán)隊相當(dāng)確定的一件事是，這個黑洞的強烈喂養(yǎng)是GN-z11本身的原因，它比銀河系小約100倍，并且非常明亮。但是貪吃的黑洞也可能阻礙其宿主星系的生長。
從喂養(yǎng)黑洞周圍噴出的超高速粒子風(fēng)很可能正在從銀河系的中心帶走氣體和塵埃。寒冷的氣體和塵埃云坍縮形成恒星誕生，因此這意味著黑洞正在使恒星誕生停止，在這個過程中“扼殺”了這個小星系的成長。
除了更多地了解這個黑洞及其星系外，這項研究背后的團(tuán)隊認(rèn)為JWST的力量應(yīng)該有助于揭示早期宇宙中的更多黑洞。
特別是，他們的目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)宇宙嬰兒期的小黑洞種子，并結(jié)束圍繞超大質(zhì)量黑洞過早增長的辯論。
“這是一個新時代:靈敏度的巨大飛躍，特別是在紅外領(lǐng)域，就像一夜之間從伽利略望遠(yuǎn)鏡升級到現(xiàn)代望遠(yuǎn)鏡一樣，”馬約利諾總結(jié)道。“在JWST上線之前，我想也許當(dāng)你超越我們用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡所能看到的范圍時，宇宙就沒那么有趣了。但事實完全不是這樣:宇宙已經(jīng)非常慷慨地向我們展示了它所展示的一切，而這只是一個開始。”
該團(tuán)隊的研究于1月17日星期三發(fā)表在《自然》雜志上。