美國太空總署的詹姆斯韋伯太空望遠鏡捕捉到了超大質量黑洞在其周圍星系之前就存在的直接證據。這個名為 Abell2744-QSO1 的天體在大爆炸後約 7 億年出現。它的質量約為太陽的 5000 萬倍，構成了觀測到的大部分結構。
研究人員繪製了黑洞周圍氣體運動的地圖。數據證實他統治著這個系統。這項發現挑戰了已發育星系中恆星形成黑洞的經典模型。
影像顯示透過引力透鏡放大的微小物體
Abell2744-QSO1 屬於小紅點類。它看起來被星系團 Abell 2744（稱為潘朵拉星團）放大了三倍。宿主星系直徑僅 1,300 光年。它的光傳播了超過 130 億年才到達韋伯的儀器。
NIRCam 儀器在黑暗的太空背景下記錄了數百個明亮的物體。 QSO1 的三張影像附有辨識框，十分醒目。 QSO1A 版本显得更大、更锐利。觀測結果結合成像和光譜學來分析氣體的組成和速度。
- QSO1星系的直徑為1,300光年。
- 中心黑洞至少佔總質量的三分之二。
- 周圍的氣體幾乎完全由氫氣和氦氣組成。
- 環境的金屬豐度小於太陽金屬豐度的0.5%。
- 該物體存在於大爆炸後 7 億年。
氣體運動揭示了質量集中在中心
天文學家使用 NIRSpec 攝譜儀的積分場單元。他們繪製了黑洞周圍氫的旋轉速度。此模式遵循開普勒運動，就像行星繞著太陽運行一樣。這表明質量集中在中心點。
該分析使得直接計算黑洞的質量成為可能。該值達到了約 5000 萬太陽質量。先前基於間接估計的結果已經表明該數字已接近 4000 萬。新的測量驗證了對其他遙遠物體使用的假設。
黑洞在總質量中所佔的比例非常大。在附近的星系中，這些物體只佔很小的一部分。在這裡，它遠遠超過了周圍的恆星物質。環境中幾乎沒有恆星產生的重元素。
化學成分強化了原始情景
成分圖顯示氫和氦占主導地位。氧氣或其他金屬的痕跡非常少。这一特征表明该系统以前几乎没有恒星活动。黑洞的形成并不依赖于大规模的恒星塌缩。
劍橋大學的 Roberto Maiolino 強調了直接測量的重要性。它是大爆炸後不到十億年裡的第一個此類事件。結果與先前的間接測量結果一致，顯示在其他情況下沒有高估品質。
同樣來自劍橋的弗朗西斯科·德尤金尼奧指出，基於本地宇宙的假設似乎也適用於遙遠的宇宙。這項確認減少了有關原初黑洞的不確定性。
發現顯示早期宇宙中存在重種子
黑洞的不成比例的大小表明巨大氣體雲的直接形成或坍縮。它不需要從較小的種子逐漸生長。這為大爆炸後不久形成的原始黑洞假說鋪平了道路。
劍橋大學研究生伊格納斯·尤茲巴利斯 (Ignas Juodžbalis) 領導了部分分析。他指出，黑洞似乎是在恆星發生重大變化之前就出現的。該團隊目前正在研究其他小紅點，看看這種現像在年輕的宇宙中是否常見。
詹姆斯·韋伯繼續觀察類似的物體。研究人員試圖了解超大質量黑洞是否普遍存在於今天擁有它們的星系之前。這款望遠鏡是 NASA、Esa 和 CSA 合作的成果，使我們能夠以前所未有的細節研究宇宙的結構和起源。
對宇宙演化模型的影響
這項觀測改變了人們對早期宇宙結構形成節奏的理解。先前的理論預測星系首先形成，然後為中心黑洞提供能量。 QSO1 至少在某些情況下建議相反的路徑。
黑洞的低金屬豐度和優勢顯示其環境尚未經過化學演化。這有助於解釋為何如此巨大的物體會如此早出現。國際團隊繼續分析韋伯數據以完善場景。
這項研究發表在《自然》和《皇家天文學會月刊》等期刊。它強化了詹姆斯·韋伯在修正早期宇宙範式中的作用。新的觀察應該會帶來更多關於這些神秘物體的細節。美國太空總署的詹姆斯·韋伯望遠鏡揭示了在星系形成之前形成的黑洞（