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130亿岁 韦伯发现最古老黑洞 解释了一道难题

www.creaders.net | 2024-01-23 12:13:18  中时新闻网 | 0条评论 | 查看/发表评论

韦伯太空望远镜(JWST)发现有史以来所观测到最古老的黑洞,距今有130亿年的历史,仅约在大爆炸后4年亿年诞生,而且他比吞噬物质的速度比预期还要快,这样现象为天文学家开了一扇窗,为大型黑洞的如何增长的理论提供了一些关键资讯。

据《天文学》(Astronomy)19日报道,天文学家在大熊座 (Ursa Major)的星系GN-z11中,发现了目前已知最古老的黑洞,其质量约为太阳的数百万倍。它位于该星系(Galaxy)的中心,于大约130亿年前,即大爆炸后4亿年,开始吞噬物质。

韦伯太空望远镜(JWST)发现了黑洞发光的吸积盘的迹象,这一发现突显了天文学中一个最大的未解之谜,即第一个黑洞到底是如何形成的。目前这一次的观测结果已于上周三(17)发表在《自然》(Nature)期刊上。

GN-z11是最早形成的星系之一,它比我们的银河系小。剑桥大学的研究主持人马约里诺(Roberto Maiolino)表示“非常早期的星系富含大量气体,所以它们对黑洞来说简直就像是自助餐?”因此,有足够的食物来养活一个不断增长的超大质量黑洞。

但是,黑洞吞噬的速度是有限的,被称为爱丁顿光度又称爱丁顿极限(Eddington limit)。如果黑洞尝试更快地吞噬物质,那么吸积盘会加热到形成高能粒子的强风。如此一来,黑洞将会吹走自己的吸积盘(上面的物质)然后吞噬不到新的物质,限制自己的增长。

这样的“强风”还会在黑洞之外产生深远的影响,会使星系内的星际气体升温,变得太温暖而无法凝聚形成恒星,从而抑制了星系内的恒星形成。

不过在某些情况下,黑洞可以超越爱丁顿极限,又不失去吸积盘。这被称为超艾丁顿吸积(super-Eddington accretion),这似乎正是在GN-z11中正在发生的事情。

那个古老的黑洞正以5倍的爱丁顿极限吞噬物质,这可能让天文学家确认了一一种大型黑洞增长的理论:它们可以暂时超越爱丁顿极限,经历短暂的超艾丁顿吸积阶段后,然后再次冷静下来。

130亿岁 韦伯发现最古老黑洞 解释了一道难题

在遥远星系中心看到的不断增长的黑洞或类星体的美术图。(NASA/JPL-加州理工学院)

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