JWST称量百亿光年外的休眠黑洞

天文学家首次利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）测量了遥远宇宙中一个休眠超大质量黑洞的质量。他们通过追踪恒星围绕一个隐形宇宙巨兽的运动——这个巨兽潜伏在地球100多亿光年之外——完成了这一壮举。

该黑洞位于名为MRG-M0138的星系中心，质量约为太阳的60亿倍，距离地球是此前通过恒星动力学探测到的休眠黑洞纪录保持者的15倍。这项由加州帕萨迪纳卡内基科学研究所的Andrew Newman领导的研究成果于周四发表在《天体物理学杂志》上。

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称量无形之物

与通过明亮喷流和辐射宣告自身存在的活跃黑洞不同，休眠黑洞不发出任何光线，无法直接观测。研究人员转而采用一种称为恒星动力学的技术——通过观测星系中心附近恒星的运动速度，并与更远处恒星的速度进行比较——来推断黑洞的质量。

该星系被观测时宇宙年龄仅约30亿年。通常，在这样的距离上分辨单个恒星的运动是不可能的，但研究团队利用了引力透镜效应——一个前景星系团将MRG-M0138的光线弯曲并放大约30倍——从而得以窥见黑洞的引力影响范围。

Newman表示：“通过将JWST数据与引力透镜相结合，我们可以深入黑洞的引力影响范围，其引力会加速恒星的运动。这是我们测量黑洞质量的最佳技术之一，因此我们很兴奋能将其扩展到宇宙历史的更早时期。”

对星系演化的意义

此前，使用这种恒星动力学技术研究的最远星系距离地球仅约7亿光年。此次跃升至100多亿光年之外，为探索早期宇宙中黑洞及其宿主星系如何共同演化打开了一扇新窗口。

MRG-M0138本身已不再形成恒星，这表明它的黑洞可能曾经历过一个明亮的类星体阶段，喷射出恒星诞生所需的气体。这一发现证实，在局部宇宙中观察到的黑洞质量与星系特性之间的紧密关系，在宇宙尚处于当前年龄一小部分时就已经存在。

开启新的普查

来自伦敦大学学院的合著者Richard Ellis表示，这一结果证明了在宇宙学距离上称量休眠黑洞的可行性。他说：“我们现在可以开展更全面的普查，了解黑洞如何随时间演化，并推断它们在塑造星系演化中的作用。”

研究团队预计，未来的JWST观测以及即将建成的设施（如巨型麦哲伦望远镜）将揭示更多来自早期宇宙的休眠黑洞，为这些沉默的巨兽如何塑造其周围的星系提供更深入的见解。