科学家在宇宙初期星系中发现超大质量黑洞

Daphane

來源:大紀元



天文学家在宇宙初期的星系中发现超大质量黑洞。此为黑洞示意图，与本文无关。(Shutterstock)

【大纪元2025年09月19日讯】（大纪元记者陈俊村报导）借助日本国立天文台在美国夏威夷建造的昴星团望远镜（Subaru Telescope），天文学家在宇宙初期的“垂死”星系中发现超大质量黑洞。这提供了关键证据，证明超大质量黑洞在塑造最早和成长最快的星系方面发挥了重要作用。

“昴星团望远镜”网站在9月17日发布的新闻稿中指出，天文学家利用昴星团望远镜的广域巡天能力在遥远的星系中发现了两个活跃的超大质量黑洞或类星体（quasar，指遥远星系中极为明亮的核心，它们由超大质量黑洞提供能量）。

天文学家随后藉由美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯‧韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）在近红外光下的卓越观测能力对J2236+0032和J1512+4422这两个类星体进行研究。这两个类星体位于129亿光年之外，在宇宙大爆炸9亿年后就存在了。

星系中心存在着超大质量黑洞，其质量从太阳质量的几十万倍到几百亿倍不等。这些黑洞在活跃时会吸积周围的物质，释放出巨大的能量，形成极为明亮的类星体。

（编者按：黑洞通常分为恒星质量黑洞和超大质量黑洞。恒星质量黑洞是大质量恒星在生命末期因重力坍缩而形成的黑洞；而超大质量黑洞则位于星系的中心，被认为是在星系形成的早期阶段形成的，并通过吸积周围物质不断增长。）

天文学家发现，星系的质量与其中心黑洞的质量之间存在着强烈的相关性，这表明星系和黑洞在宇宙中共同成长，此一过程被称为“共同演化”（co-evolution）。但这种共同演化的开始时间和方式尚不清楚。为了了解其早期阶段，天文学家需要观察早期宇宙中遥远的星系，并将其恒星的影响与黑洞活动区分开来。

由日本国立天文台和东京大学等机构的研究人员组成的国际研究团队不仅侦测到J2236+0032和J1512+4422这两个类星体的明亮光线，还意外探测到了来自其宿主星系恒星的中性氢（或称中性氢原子，它是在宇宙中最早形成的元素之一）吸收线。

对这些吸收线的详细分析显示，这些星系近期形成的新恒星非常少，这表明几亿年前曾爆发过一次大规模的恒星诞生，此后星系的生长速度减慢或几乎停止。这种剧烈的变化可能是由中心黑洞发出的强烈辐射引起的。

J2236+0032和J1512+4422的宿主星系是迄今已知距离最远的此类星系之一。这些宿主星系的质量巨大，分别包含相当于600亿和400亿个太阳质量的恒星。

这项研究的主要报告撰写人、早稻田大学高等研究所的尾上匡房（Masafusa Onoue）博士说：“在宇宙大爆炸后不到10亿年的时间里，在宇宙中发现如此成熟的星系，完全出乎意料。更令人惊讶的是，这些‘垂死’的星系中仍然拥有活跃的超大质量黑洞。”

先前的研究表明，超大质量黑洞的活动可以抑制其宿主星系的生长，并驱使星系从活跃阶段转向静止阶段。这项发现捕捉了这个过程，为了解早期宇宙中星系和黑洞复杂的生长历史提供了新的线索。

上述研究成果于8月11日发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）期刊上。