詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）對被稱為“小紅點”的古代星系的觀測可能最終回答這個問題：黑洞還是它的星系，哪個先出現？事實證明，答案並不是科學家所期望的，因此可能代表了我們對黑洞如何生長的理解的徹底範式轉移。
小紅點 於 2022 年首次發現 約翰·韋斯特立即向天文學家展示了一種全新的東西，也許是一種從未見過的星系。當科學家發現這些物體在嬰兒宇宙中極為常見，但在大約 15 億年後似乎消失時，這些物體的神秘感就加深了。 大霹靂。但小紅斑遠非 JWST 向科學家提出的唯一宇宙謎團。
價值 100 億美元的太空望遠鏡也揭示了豐富的 超大質量黑洞 在宇宙10億年前，其質量是太陽的數百萬至數十億倍。這是有問題的，因為黑洞成長到超大質量狀態的吞噬和合併過程一直被認為需要超過 10 億年的時間。
詹姆斯韋伯太空望遠鏡對小紅點的這項新研究表明，超大質量黑洞可能是直接誕生的，不需要大質量恆星在坍縮產生恆星質量之前存活數百萬年。 黑洞。這也意味著這些早期的超大質量黑洞不需要消耗宿主星系中大量的氣體和塵埃來生長。這意味著這些黑洞可以形成 前 最終容納它們的星系將合併。
英國劍橋大學的團隊成員羅伯托·麥奧利諾在一份聲明中說：“這是一個了不起的發現。” “這是一種範式轉變，是對黑洞如何形成和成長的經典場景的徹底改革。”該團隊的研究於週三（5 月 27 日）發表在《科學》雜誌上 自然 和 英國皇家天文學會每月通知
在愛因斯坦的幫助下，小紅點將黑洞固定到位
為了得出結論，科學家將注意力集中在名為 Abell2744-QSO1 (QSO1) 的小紅斑上，它存在於大爆炸 7 億年後。這意味著來自這個直徑只有 1,300 光年的古老星系的光到達地球的時間要長一些。 130億年。
由於一種稱為 QSO1 的現象，QSO1 比其他小紅點更容易研究 重力透鏡效應。
首先建議者 1915 年的愛因斯坦當一個巨大的物體位於更遠的背景物體和地球之間時，就會發生重力透鏡效應。當光線通過這個中間物體或「透鏡」時，它的路徑會因透鏡體造成的時空扭曲而彎曲。光線越接近物體，其路徑就越彎曲。這意味著來自背景物體的光線可以在不同時間到達我們的望遠鏡，從而放大背景物體。
就 QSO1 而言，這個小紅點被星系團 Abell 2744（也稱為 潘朵拉集團。
研究人員最初認為QSO1其實只是一個質量為太陽4000萬倍的超大質量黑洞，周圍環繞著氫氣和氦氣雲。然而，科學家無法完全確定這個黑洞的質量。
「以前，對早期宇宙中黑洞質量的所有測量都是間接的，基於我們對當地宇宙中黑洞的了解的假設，」同樣來自劍橋大學的團隊成員弗朗西斯科·德尤金尼奧說。 “我們不知道這些假設是否真的適用於遙遠的宇宙。”
團隊推斷，如果 QSO1 黑洞的中心像最初想像的那麼大，那麼它的質量應該可以在圍繞它旋轉的氣體運動中看到。這就是為什麼他們使用 JWST 近紅外光譜 儀器（近紅外光譜儀）來繪製這種氣體的運動，發現它圍繞著一個中心點旋轉，類似於太陽系行星繞太陽旋轉的方式，這種現象稱為 開普勒運動。
劍橋大學團隊聯合負責人 Ignas Juodžbalis 表示：“這很重要，因為它告訴我們 QSO1 的大部分質量都集中在中心的黑洞中。” “如果質量更加分散，就像有很多恆星一樣，氣體就不會有這種完美的開普勒旋轉。”
這使得團隊首次能夠直接測量 QSO1 中心黑洞的質量。
「這是一個驚人的結果，」麥奧利諾補充道。 “這是大爆炸後第一個十億年內首次直接測量黑洞質量，並且與先前的測量結果一致。”
這表明，超大質量黑洞的質量為 5,000 萬太陽，佔小紅斑總質量的 66%，令人難以置信。這個比率比本地宇宙中超大質量黑洞質量與星系質量的比率大數千倍。
這份報告表明，這個黑洞不可能是從一顆正在坍縮的恆星中誕生的，並逐漸被周圍的星系餵養，這表明它誕生時“很大”，現在最終將在它周圍形成一個星系。
關於 QSO1 黑洞仍有待解開的謎團，尤其是它是如何形成的。研究小組認為黑洞可能是從“重種子「誕生於塌陷的氣體和塵埃雲。或者，它可能是在大爆炸的最初時刻透過一個至今未知的過程直接產生的
團隊比較確定的是，QSO1在早期宇宙的小紅點中並不罕見。他們現在正在評估其他小紅點，以確定它們是否也包含超大質量黑洞以及周圍正在形成的星系。
