天文學家利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）「稱量」了一個沉睡的巨人——一個位於 100 億光年之外的休眠超大質量黑洞。這使得這個黑洞成為科學家測量過的超大質量黑洞中最遙遠的質量。
超大品質的 黑洞 位於銀河系 MRG-M0138 的中心，看起來就像宇宙只有大約 40 億年前的樣子 – 我們現在知道了，這要歸功於 詹姆斯韋伯太空望遠鏡 (JWST)，其重量令人難以置信的 6 十億 乘以 太陽。
超大質量黑洞在活躍地提供燃料時非常明顯，因此在稱為活動星系核（AGN）的區域被大量物質包圍。由於黑洞的無限引力，活動星系核發出非常明亮的光。然而，由於黑洞被稱為「光捕獲邊界」的光包圍邊界所包圍。 事件視界黑洞裝備較差的休眠黑洞更難以捉摸。它們幾乎是看不見的。然而，即使這些黑洞也具有引力影響，其影響不僅僅是氣體和塵埃的旋轉板塊——這種影響還會影響黑洞的運動。 星星 旋轉的黑洞。這些星星確實可見。
為了探測和測量這個超大質量黑洞的質量，這項研究背後的團隊使用 JWST 來追蹤 MRG-M0138 中心恆星的運動。這種恆星追蹤技巧過去曾被用來更接近地測量休眠黑洞的質量 地球 – 例如，位於我們銀河系中心的質量為 430 萬太陽質量的超大質量黑洞， 射手座A* （A*中士）。然而，人馬座 A* 及其伴星距離只有 26,000 光年，而這種被稱為恆星動力學的技術用來測量的最遠黑洞距離也只有 7 億光年。這項新研究的距離約為先前記錄保持者的 15 倍，是首次成功用於測量如此遙遠的沉睡巨人的品質。
「確定恆星如何在這個遙遠星系的核心內集體移動，使我們能夠測量其原本無法探測到的超大質量黑洞的質量，」團隊負責人、倫敦大學學院科學家理查德·埃利斯。 在一份聲明中說。 “通過證明這種技術對於早期宇宙中星系的可行性，我們現在可以更完整地記錄黑洞如何隨時間演化，並推斷它們在塑造星系演化中的作用。”
然而，要確定 MRG-M0138 中心恆星的運動絕非易事。它尋找一種稱為重力透鏡的自然宇宙現象，這種現像是從 阿爾伯特愛因斯坦引力理論的巨著，被稱為 廣義相對論。
什麼是重力透鏡效應？
廣義相對論預測，具有質量的物體會在 e 的結構中產生真實的曲率 時空空間的三個維度和時間的一個維度的四維統一。引力就是從這個曲率產生的，因為質量越大，曲率越大，物體的質量越大，它的引力就越強。
重力透鏡 當一個巨大的物體（例如星系或星系團）位於更遠的前景物體和地球之間時，就會發生這種情況。當來自背景光源的光穿過前景中的大質量物體或重力透鏡引起的空間曲率時，其通常筆直的路徑變得彎曲。
光線越靠近重力透鏡，其路徑偏轉就越大，這意味著來自同一物體的光線在不同時間到達我們的望遠鏡。這會放大對象，在極端情況下，可能會導致同一對像在相同影像的不同位置多次出現。
MRG-M0138 和地球之間的星系的引力透鏡效應重新聚焦了來自遙遠星系的光線，將其放大了 30 倍，從而使 Ellis 和同事能夠複雜地重建 MRG-M0138 的內部細節。
加州帕薩迪納卡內基科學中心的安德魯紐曼說： “通過將 JWST 數據與引力透鏡相結合，我們可以觀察黑洞影響範圍的內部，在那裡它的引力使恆星加速。” “這是我們衡量黑洞質量的最佳技術之一，因此我們很高興能夠將其擴展到宇宙歷史的更早時期。”宇宙歷史的更早時期。
除了調查這個休眠黑洞外，研究小組還確定 MRG-M0138 本身處於休眠狀態，這意味著它不再形成新的恆星。這很可能是超大質量黑洞在其歷史早期經歷瘋狂飲食的結果，當時它會以活動星系核中心的發光類星體的形式出現。在此階段釋放的能量將把氣體和塵埃從黑洞（結束其供給階段）以及MRG-M0138本身中推出。這將耗盡星系中形成恆星的原料，從而降低其恆星誕生率。
這意味著，透過這些觀測，以及更多關於休眠超大質量黑洞 JWST 的數據，科學家可以更了解星系生長和超大質量黑洞生長之間的關係，以及這些宇宙泰坦在阻止其宿主星系中恆星形成方面所發揮的作用。
該團隊的研究成果於週四（6 月 4 日）發表在 科學。
