难以解释的质量洞：在“宇宙黎明”看到了一个成熟的类星体

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詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一个处于宇宙发展非常年轻阶段的星系——“宇宙黎明”。来自名为 J1120+0641 的星系的光到达地球所需的时间几乎与宇宙演化至今所需的时间一样长。测量结果显示，银河系中心的黑洞当时的质量可能超过十亿个太阳质量，这让天体物理学家感到困惑。

宇宙历史的前十亿年对科学提出了挑战，因为星系中心已知最早的黑洞质量惊人。它们是如何变得如此庞大、如此迅速的？新的观察结果提供了令人信服的证据来反对一些提出的理论，特别是“超高效饮食”的想法。

长期以来，天文学家认为星系中心的超大质量黑洞应该随着星系本身逐渐生长。但黑洞的增长速度不可能任意快。落入黑洞的物质会形成一个旋转的、炽热的、明亮的吸积盘。当这种情况发生在超大质量黑洞周围时，就会产生活跃的星系核。这些物体中最亮的类星体通常是整个太空中最亮的天文物体之一。但这种亮度限制了落入黑洞的物质数量。光施加压力，可以防止额外的物质向内落下。

这就是为什么天文学家在发现非常年轻的黑洞质量却达到 100 亿个太阳质量时感到惊讶的原因。我们看到了已知最遥远的类星体，它们是在宇宙黎明时出现的——大爆炸后不到十亿年，当时第一批恒星和星系形成了。

一些科学家认为，早期黑洞在吸积气体方面（即在重力影响下从周围空间吸收气体）比现代黑洞更有效。或者尘埃的存在是否会影响类星体质量的估计，从而导致研究人员高估了早期黑洞的质量？人们提出了许多解释，但没有一个被普遍接受。

对星系 J1120+0641 的观测于 2023 年 1 月进行，这是对宇宙黎明期间（即大爆炸后仅 7.7 亿年）类星体的首次中红外研究。有关黑洞的信息不是从图像中获得的，而是从红外光谱中获得的。

在几乎所有可以从光谱中推断出的特性中，J1120+0641 与近代的类星体没有什么不同。有趣的是，对黑洞的新观测不仅增加了谜团，而且表明早期类星体出人意料地“正常”，Phys.org写道。

天体物理学家指出：“无论我们观察它们的波长如何，类星体在宇宙存在的所有时期实际上都是相同的。” 他们认为，当宇宙年龄仅为当前年龄的5%时，不仅超大质量黑洞本身，而且其“进食”机制也已完全形成。