韦伯望远镜探测到迄今发现最远的活跃超大质量黑洞

韦伯望远镜探测到迄今发现最远的活跃超大质量黑洞 科学家们利用韦伯望远镜对GN-z11进行研究，还发现了一些诱人的证据，证明在这个偏远星系的外围存在着群体III恒星。这些难以捉摸的恒星是宇宙中第一批发光的恒星，纯粹由氢和氦组成。虽然从未对这类恒星进行过明确的探测，但科学家们知道它们一定存在。现在，有了韦伯望远镜，发现它们似乎比以往任何时候都更接近了。这幅由韦伯的近红外相机（NIRCam）仪器拍摄的图像显示了 GOODS-North 星系场的一部分。右下方的拉线突出显示了GN-z11星系，它出现的时间距离宇宙大爆炸刚刚过去4.3亿年。图像显示了一个延伸部分，追踪着 GN-z11 宿主星系，以及一个中心源，其颜色与黑洞周围吸积盘的颜色一致。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Brant Robertson（加州大学圣克鲁兹分校）、Ben Johnson（剑桥大学天文学院）、Sandro Tacchella（剑桥大学）、Marcia Rieke（亚利桑那大学）、Daniel Eisenstein（剑桥大学天文学院）美国国家航空航天局（NASA）詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）的两个研究小组深入时空，研究了异常明亮的星系 GN-z11。这个星系最初是由美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜探测到的，它是迄今为止观测到的最年轻、最遥远的星系之一，它是如此明亮，以至于科学家们都很难理解其中的原因。现在，GN-z11 透露了它的一些秘密。一个利用韦伯望远镜研究 GN-z11 的小组发现了第一个明确的证据，证明该星系的中央有一个超大质量黑洞，正在快速吸积物质。他们的发现使这个星系成为迄今为止发现的最远的活跃超大质量黑洞。英国剑桥大学卡文迪什实验室和卡弗里宇宙学研究所的首席研究员罗伯托-马约利诺解释说："我们发现了超大质量黑洞附近常见的极致密气体。这些是GN-z11所在的黑洞正在吞噬物质的第一个明确信号。"利用韦伯望远镜，研究小组还发现了通常在吸积型超大质量黑洞附近观测到的电离化学元素的迹象。此外，他们还发现该星系正在释放出一股非常强大的风。这种高速风通常是由与剧烈吸积的超大质量黑洞相关的过程驱动的。同样来自卡文迪什实验室和卡弗里研究所的研究人员汉娜-于布勒（Hannah Übler）说："韦伯的近红外相机（NIRCam）发现了一个延伸部分，它追踪着宿主星系，以及一个中央紧凑源，其颜色与黑洞周围吸积盘的颜色一致。"这些证据共同表明，GN-z11 内有一个 200 万太阳质量的超大质量黑洞，它正处于吞噬物质的非常活跃阶段，这也是它如此明亮的原因。第二个小组也是由马约利诺领导的，他们利用韦伯望远镜的近红外摄谱仪（NIRSpec），在围绕着GN-z11的光环中发现了一个气态氦团。马约利诺说："除了氦之外，我们看不到其他任何东西，这表明这个团块一定是相当原始的。这是理论和模拟在这些时代特别大质量星系附近所预料到的在光晕中应该有原始气体的小块存留，这些气体可能会坍缩并形成群体III星团。"寻找前所未见的第三族群恒星几乎完全由氢和氦形成的第一代恒星是现代天体物理学最重要的目标之一。这些恒星预计质量很大、光度很强、温度很高。它们的预期特征是存在电离氦，而不存在比氦重的化学元素。第一批恒星和星系的形成标志着宇宙历史的根本性转变，在此期间，宇宙从黑暗和相对简单的状态演变成我们今天看到的高度结构化和复杂的环境。在未来的韦伯观测中，Maiolino、Übler 和他们的团队将对 GN-z11 进行更深入的探索，并希望加强对可能正在其光环中形成的 Population III 恒星的研究。《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）已接受发表关于GN-z11光环中原始气体团块的研究成果。对GN-z11黑洞的研究结果于2024年1月17日发表在《自然》杂志上。这些数据是作为JWST高级深河外星系巡天（JADES）的一部分获得的，JADES是NIRCam和NIRSpec团队的一个联合项目。詹姆斯-韦伯太空望远镜是世界上最重要的太空科学观测站。韦伯正在揭开太阳系的神秘面纱，眺望其他恒星周围的遥远世界，探索宇宙的神秘结构和起源以及我们在宇宙中的位置。韦伯望远镜是一项国际计划，由美国国家航空航天局（NASA）领导，其合作伙伴包括欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（Canadian Space Agency）。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦布望远镜定格最遥远黑洞合并事件

韦布望远镜定格最遥远黑洞合并事件 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 天文学家已在宇宙中的很多大质量星系（包括银河系）内，发现了超大质量黑洞。这些黑洞的质量是太阳质量的数百万到数十亿倍，很可能对其所在星系的演化产生重大影响。但对于这些黑洞是如何变得如此巨大，科学家仍然缺乏充分了解。在最新研究中，韦布空间望远镜为早期宇宙中黑洞的生长提供了新线索。最新研究主要作者、剑桥大学的汉娜·乌伯勒解释道，拥有活跃吸积物质的大质量黑洞具有独特的光谱特征，天文学家可以识别它们。但对于非常遥远的星系，比如最新研究中的星系，这些特征从地面无法观测到，只有韦布空间望远镜才能捕捉到。借助韦布空间望远镜，乌伯勒等人在黑洞附近发现了快速运动的稠密气体，以及由黑洞在吸积过程中通常会产生的高温和高度电离气体，为两个星系及其大质量黑洞正在合并提供了证据。最新发现表明，合并是黑洞快速生长的重要途径，即使在宇宙黎明时期也是如此，大质量黑洞从一开始就在塑造星系的进化。 ... PC版： 手机版：

哈勃望远镜捕捉到一个拥有贪婪黑洞的高能量星系

哈勃望远镜捕捉到一个拥有贪婪黑洞的高能量星系 访问：Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 这张美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄的照片显示的是距地球大约 5000 万光年的螺旋星系 NGC 4951。图片来源：NASA、ESA 和 D. Thilker（约翰霍普金斯大学）；图片处理：Gladys Kober（NASA/美国天主教大学）：Gladys Kober（美国国家航空航天局/美国天主教大学）NGC 4951 位于室女座，距离地球大约 5000 万光年。它被归类为塞弗特星系，这意味着它是一种能量极高的星系，有一个活跃的星系核（AGN）。不过，塞弗特星系与其他类型的AGN不同，因为我们仍然可以清楚地看到星系本身不同类型的AGN是如此明亮，以至于几乎不可能观测到它们所在的实际星系。像 NGC 4951 这样的 AGN 由超大质量黑洞驱动。当物质旋入黑洞时，会产生整个电磁波谱的辐射，使 AGN 发出耀眼的光芒。哈勃望远镜帮助证明了宇宙中几乎每个星系的核心都存在超大质量黑洞。在这架望远镜于 1990 年发射进入低地球轨道之前，天文学家们只是从理论上推测它们的存在。这次任务通过观测黑洞不可否认的影响，如从黑洞喷射出的物质喷流和围绕黑洞高速旋转的气体和尘埃盘，验证了它们的存在。对 NGC 4951 进行的这些观测为天文学家研究星系的演化过程提供了宝贵的数据，其中特别关注恒星的形成过程。哈勃收集到的这些信息正与詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的观测数据相结合，以支持JWST Treasury计划。Treasury计划收集的观测数据侧重于利用单一、连贯的数据集解决多个科学问题的潜力，并促成各种引人注目的科学调查。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

甚大望远镜发布人马座C的最新图片 靠近银河系中心黑洞

甚大望远镜发布人马座C的最新图片 靠近银河系中心黑洞 日前由欧洲南方天文台运营的甚大望远镜 (Very Large Telescope，位于智利) 发布了一张银河系中心附近的新图片。这张图片的区域是在人马座 C，不过这里靠近银河系中心黑洞 (即人马座 A*)，所以有密密麻麻的恒星被银心黑洞吸引聚集在这里。 PC版： 手机版：

幼年即巨人 韦伯望远镜揭示超大质量黑洞的成长过程

幼年即巨人 韦伯望远镜揭示超大质量黑洞的成长过程 詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）在服役的第一年里，在我们夜空的一个极小区域里发现了一堆小红点，这可能是一个意想不到的突破。通过老式哈勃太空望远镜的"眼睛"，这些天体与普通星系无法区分。"JWST并不是为这一特定目的而开发的，但它帮助我们确定了在宇宙遥远的过去发现的微弱的小红点是质量极大的黑洞的小型版本。这些特殊的天体可能会改变我们对黑洞起源的看法，"该研究的第一作者、奥地利科学技术研究所（ISTA）助理教授乔瑞特-马特希（Jorryt Matthee）说。"目前的发现可能会让我们离解答天文学中最大的难题之一更近一步： 根据目前的模型，早期宇宙中的一些超大质量黑洞只是生长得'太快'了。那么它们是如何形成的呢？"巨型类星体和小红点。NASA/ESA/CSA 詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）NIRCam拍摄的发光类星体J1148+5251的照片，这是一个极其罕见的100亿太阳质量的活跃超大质量黑洞。类星体的光是橙色的星状光源，有六个清晰的衍射尖峰，是在 130 亿年前发出的。年轻宇宙中存在如此巨大的黑洞，对黑洞和星系形成理论提出了重要挑战。与此同时，图像还捕捉到了小的点状红色物体，即所谓的小红点。几乎每一张 JWST 的深空图像中都会出现几个这样的天体。与类星体 J1148+5251 一样，这些天体发出的光（在这些情况下是 125 亿年前发出的）也是由超大质量黑洞驱动的。不过，这些黑洞的质量要低一百到一千倍，而且被尘埃严重遮挡（使其呈现红色）。这些小红点可能代表了处于类星体发光阶段之前的演化阶段的星系，因此有助于研究人员了解超大质量黑洞在遥远星系中的形成和作用。该图像是 EIGER 项目的一部分。资料来源：NASA、ESA、CSA、J. Matthee（ISTA）、R. Mackenzie（苏黎世联邦理工学院）、D. Kashino（日本国家天文台）、S. Lilly（苏黎世联邦理工学院）宇宙的不归点长期以来，科学家们一直认为黑洞是一种数学奇观，直到它们的存在变得越来越明显。这些奇特的宇宙无底洞可能具有如此紧凑的质量和强大的引力，以至于任何东西都无法逃脱它们的吸引力它们吸进任何东西，包括宇宙尘埃、行星和恒星，并使其周围的空间和时间发生变形，以至于连光都无法逃脱。爱因斯坦一个多世纪前发表的广义相对论预言，黑洞可以有任何质量。其中一些最引人入胜的黑洞是超大质量黑洞（SMBHs），它们的质量可以达到太阳质量的数百万到数十亿倍。天体物理学家一致认为，几乎每个大星系的中心都有一个超大质量黑洞。人马座 A* 是银河系中心的一个 SMBH，其质量是太阳的 400 多万倍，这一证据获得了 2020 年诺贝尔物理学奖。质量太大，不可能存在然而，并非所有的 SMBH 都是一样的。人马座 A* 可以比作一座沉睡的火山，而有些 SMBH 则通过吞噬天文数字级的物质而极速增长。因此，它们变得非常明亮，直到不断膨胀的宇宙边缘都能观测到它们。这些 SMBH 被称为类星体，是宇宙中最亮的天体之一。"类星体的一个问题是它们中的一些似乎质量过大，从观测类星体的宇宙年龄来看质量太大。我们称它们为'问题类星体'，"Matthee说。"如果我们考虑到类星体起源于大质量恒星的爆炸而且我们从一般物理定律中知道了它们的最大增长速度，那么其中一些类星体的增长速度看起来超过了可能的范围。这就好比一个五岁的孩子长到了两米高。"他解释说。SMBH的生长速度可能比我们最初想象的还要快吗？或者它们的形成方式不同？Jorryt Matthee，奥地利科技研究所（ISTA）助理教授巨型宇宙怪兽的小型版本现在，Matthee 和他的同事们确定了在 JWST 图像中以小红点形式出现的天体群。同时，他们还证明这些天体是 SMBH，但不是质量过大的 SMBH。确定这些天体是SMBH的关键在于探测到了具有宽线剖面的Hα光谱发射线。Hα 线是可见光深红色区域的光谱线，是氢原子受热时发出的。光谱的宽度可追踪气体的运动。"Hα线的基底越宽，气体的速度就越高。因此，这些光谱告诉我们，我们看到的是一个非常小的气体云，它的运动速度非常快，并围绕着像 SMBH 这样质量非常大的东西运行，"Matthee 说。然而，这些小红点并不是在超大质量 SMBH 中发现的巨大宇宙怪兽。"'问题类星体'是蓝色的，非常明亮，质量是太阳的数十亿倍，而小红点更像是'类星体宝宝'。它们的质量介于一千万到一亿个太阳质量之间。此外，它们呈现红色是因为它们布满了尘埃。灰尘遮住了黑洞，使颜色变红，"Matthee 说。但最终，从黑洞中流出的气体将刺破尘茧，巨行星将从这些小红点中演化出来。因此，这位 ISTA 天体物理学家和他的团队认为，这些小红点是巨型蓝色 SMBH 的红色小版本，处于问题类星体出现之前的阶段。"更详细地研究超大质量SMBH的婴儿版，将让我们更好地了解问题类星体是如何存在的。"一项"突破性"技术Matthee和他的团队之所以能找到婴儿类星体，要归功于EIGER（再电离纪元中的发射线星系和星系间气体）和FRESCO（第一再电离纪元光谱完整观测）合作项目获得的数据集。这些都是Matthee参与的一个大型和一个中型 JWST 计划。去年12月，《物理世界》杂志将EIGER列为2023年年度十大突破之一。"EIGER旨在专门研究罕见的蓝色超大质量类星体及其环境。它并不是为了寻找小红点而设计的。但我们在同一个数据集中偶然发现了它们。这是因为，通过使用 JWST 的近红外相机，EIGER 获取了宇宙中所有天体的发射光谱，"Matthee 说。"如果你竖起食指并完全伸直手臂，我们探索的夜空区域大约相当于你指甲表面的二十分之一。到目前为止，我们可能只触及了表面。"Matthee相信，目前的研究将开辟许多途径，并有助于回答一些有关宇宙的重大问题。"黑洞和 SMBH 可能是宇宙中最有趣的东西。很难解释它们为什么存在，但它们确实存在。我们希望这项工作能帮助我们揭开宇宙最大的神秘面纱之一。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

韦伯望远镜的"红外之眼"以生动的细节揭示黑洞奥秘

韦伯望远镜的"红外之眼"以生动的细节揭示黑洞奥秘 这幅詹姆斯-韦伯太空望远镜拍摄的类星体 RX J1131-1231 的图像突出显示了引力透镜的作用，它放大了类星体，从而可以对其特性和周围的暗物质进行详细研究。X 射线辐射表明黑洞正在快速旋转，很可能是由于星系合并造成的。资料来源：ESA/Webb、NASA & CSA、A. Nierenberg它被认为是迄今为止发现的透镜效果最好的类星体之一，因为前景星系将背景类星体的图像涂抹成了一个明亮的弧形，并形成了该天体的四幅图像。引力透镜最早是由爱因斯坦预测的，它提供了一个难得的机会来研究遥远类星体中靠近黑洞的区域，它就像一个天然望远镜，可以放大这些光源发出的光。宇宙中的所有物质都会扭曲自身周围的空间，质量越大，产生的影响就越大。在质量非常大的天体（如星系）周围，经过附近的光线会沿着这种扭曲的空间移动，看起来会明显偏离原来的轨迹。引力透镜的后果之一是它可以放大遥远的天体，让天文学家研究那些原本过于暗淡或遥远的天体。詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）拍摄到了位于 60 亿光年之外的类星体 RX J1131-1231 的图像，展示了引力透镜的效果，将遥远的类星体放大成一个明亮的弧线和多幅图像。图片来源：ESA/Webb、NASA & CSA、A. Nierenberg对类星体发出的 X 射线进行测量，可以显示中心黑洞的旋转速度，这为研究人员提供了有关黑洞如何随时间增长的重要线索。例如，如果黑洞主要是通过星系间的碰撞和合并成长起来的，那么它应该在一个稳定的圆盘中积累物质，而来自圆盘的新物质的稳定供应应该会导致黑洞快速旋转。另一方面，如果黑洞是通过许多小的吸积事件成长起来的，它就会从随机的方向积累物质。观测结果表明，这个特殊类星体中的黑洞旋转速度超过光速的一半，这表明这个黑洞是通过合并而生长的，而不是从不同方向吸积物质。这张照片是用韦伯望远镜的中红外成像仪（MIRI）拍摄的，是暗物质研究观测计划的一部分。暗物质是一种看不见的物质，占宇宙质量的大部分。韦伯望远镜对类星体的观测使天文学家能够以前所未有的小尺度探测暗物质的性质。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：