宇宙的起源就跟先有雞還是先有蛋一樣難解,對韋伯太空望遠鏡數據的一項新分析驚訝發現,超大質量黑洞不僅存於宇宙之初,還負責促進新恆星與星系形成,挑戰了黑洞在首批恆星與星系出現後才形成的經典見解。
我們知道超大質量黑洞通常位於星系中心,束縛著系統內所有天體。一般來說,人們認為先有恆星與星系,接著物質經歷長時間吸積才形成超大質量黑洞。
但天文學家最近對韋伯太空望遠鏡收集的早期宇宙數據新分析表明,黑洞和星系實際上一起出現,且黑洞還負責塑造圍繞自身演化的星系,就像早期星系的基底積木,完全顛覆我們之前對星系如何形成的理解。
當一顆特別大的恆星死亡後核心塌陷,會留下質量約太陽 50 倍的黑洞,但超大質量黑洞的質量是太陽數百萬~數十億倍,如果這些物體從最小黑洞開始成長,那需要等待很長一段時間,且首先還要有恆星存在。
但隨著望遠鏡越來越深入探索早期宇宙,天文學家開始發現怪異之處,即宇宙大爆炸後不到 5 億年就已經存在好幾個超大質量黑洞,且有的黑洞質量幾乎等於圍繞它旋轉的星系質量。
這強烈暗示黑洞形成的另一個機制:巨大物質雲直接塌縮成黑洞,而不是恆星爆炸塌縮。
根據約翰霍普金斯大學團隊對韋伯太空望遠鏡數據的最新一項分析,宇宙誕生最初 1 億年內,黑洞與星系可能共存並影響彼此命運,或者說黑洞先於恆星和星系出現,並負責刺激後者成長。
約翰霍普金斯大學物理與天文學系教授 Joseph Silk 表示,自黑洞高速流出的電漿噴流作為粒子加速器角色,粉碎附近氣體雲使之成為新生恆星材料、並加快恆星形成速度,也因此宇宙第一批星系非常明亮,否則很難解釋早期宇宙這些明亮星系從何而來。
未來更多觀測應該有助於天文學家確定模型準確性,拼湊出更多宇宙演化線索。
新論文發表在《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)。
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標題:宇宙第一批黑洞與星系誰先出現?韋伯望遠鏡新發現顛覆認知
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