一个潜伏在宇宙黎明时分的迷雾中的物体刚刚给天文学家带来了巨大的惊喜。
通过詹姆斯·韦伯太空望远镜收集的观测结果揭示了一个活跃的超大质量黑洞，其质量是太阳的 1000 万倍？ 当它从周围的空间中吸收物质时，它会积极地生长。
在大爆炸后仅 5.7 亿年，这是迄今为止发现的最早生长的超大质量黑洞，尽管科学家们希望它不会长期保持这一记录保持者的地位。
该黑洞是在迄今为止发现的最早的星系之一内发现的，之前被称为 EGSY8p7，但后来更名为 CEERS_1019。它的发现可能有助于解决早期宇宙中最令人头疼的问题之一：宇宙黎明中的黑洞如何在如此短的时间内增长到如此大的尺寸。
德克萨斯大学奥斯汀分校天体物理学家丽贝卡·拉尔森 (Rebecca Larson) 领导的一篇详细介绍这一发现的论文已提交给天体物理学杂志，并且可以在预印本服务器上使用arXiv。
“我们发现了最遥远的活动星系核（AGN）和我们所发现的最遥远、最早的黑洞，”拉尔森告诉 ScienceAlert。
拉尔森是最初她正在研究 CEERS_1019，这是她研究早期宇宙中恒星形成所产生的光的工作的一部分。 这种光被称为莱曼-α发射，被认为是由恒星形成活动电离中性氢而产生的。 早期的宇宙充满了中性氢雾，这阻止了光的传播。 只有当氢被电离后，光才能自由流动。
这众所周知，尚未完全理解。 我们知道它发生在 138 亿年前大爆炸后的前 10 亿年，但要看到那么远的早期宇宙确实很难。 CEERS_1019 和其他一些超早期星系是这项研究的绝佳目标，因为它们相对明亮。
银河系曾是2015年哈勃数据中发现，是当时观测到的最早、最遥远的星系。 随后的观测证实了它的存在，但更详细的信息仍然难以捉摸：由于宇宙的膨胀，宇宙中最早的光已经转移到光谱的红外部分，因此需要像 JWST 这样强大的专用红外仪器来探测它们。
那么，当 JWST 出现时，CEERS_1019 ？ 这个时代最亮的哈勃星系？ 是一个明显的目标。 这台望远镜使用所有四台仪器观察银河系仅一个小时，但返回了大量数据。
“那一刻我有点想，哇，看看我们用 JWST 看到的一切，我们已经看到了这个星系光谱的整个部分？以及宇宙早期的任何星系？我们以前从未见过， ”拉尔森告诉 ScienceAlert。 “信息量之大让我不知所措。”
但随后她注意到了一些出乎她意料的事情。 除了恒星形成的光之外，还有通常与活动星系核相关的广泛发射特征。 当她向一些 AGN 研究人员提到这一点时，事情开始变得有趣。
通常，早期宇宙中的星系会发出来自活动星系核的光或来自恒星形成的光。 在同一个星系中看到两者是非常出乎意料的。
“我和大家一样感到惊讶，”拉尔森说。 “我们争论了好几个星期，至于它应该是哪一个，应该是其中之一。事实证明，两者都是。黑洞对我们的发射线产生了一些影响。我们看到了，但我们在图像中看到的大部分光线仍然以银河系的恒星形成部分为主。”
存在一个超大质量黑洞超过132亿年前，并且正在增长，这并不像您想象的那么令人惊讶。 在早期宇宙中已经发现了更大的黑洞；是大爆炸后 6.9 亿年发现的一个类星体星系，它有一个相当于 8 亿个太阳大小的超大质量黑洞。 黑洞在，大爆炸后 6.7 亿年，测量为 16 亿个太阳。
这两个类星体均以活动星系核发射为主。 拉尔森和她的同事认为，CEERS_1019 似乎代表了一个中间步骤：后来的、更大的、活动星系核主导的星系之间的一个点，以及这些星系及其黑洞最初是如何开始形成的。
拉尔森解释说：“我们不知道，现在仍然不知道这些星系中的黑洞在宇宙早期是如何变得如此巨大的。”
“所以我们发现的是我们认为可能是这些类星体的祖先或成长为这些令人难以置信的巨大类星体的东西。”
观察 CEERS_1019 中的超大质量黑洞，研究人员认为该物体是由大质量物体（例如宇宙中最早的恒星之一）坍塌形成的。 这些恒星比我们今天周围的恒星大得多，因此这种坍缩产生的黑洞在变成超大质量的道路上会先行一步。
但它仍然需要一点推动。 这可能以周期性超级爱丁顿吸积的形式出现。 爱丁顿极限是黑洞增长的最大可持续速率。 物质围绕圆盘中的黑洞旋转，就像水流入排水沟一样流入黑洞。 超过爱丁顿极限时，物质的移动速度如此之快，以至于它没有绕着黑洞转，而是飞入太空。 超级爱丁顿吸积只能持续很短的时间； 但是，根据该团队的模型，爆发可能有助于 CEERS_1019 中心黑洞的生长。
但更多地了解它们的最好方法是找到更多的中间星系，而这看起来是非常容易实现的。 正如拉尔森指出的那样，结果仅来自一小时的观察。 真正深入的观测有望揭示更遥远、甚至更微弱的星系，最终帮助我们了解宇宙是如何诞生和成长的。
“我认为我的记录不会保持太久，”拉尔森说。 “我希望不会，因为我认为我们开始回答这些问题更令人兴奋。”
该研究已提交至天体物理学杂志，并且可以在arXiv。
