星系和黑洞，哪个先出现？几十年来，门径谜底一直是——省略情，但有可能是星系先出现。因为在一个照旧变成的星系中，大质料恒星会销耗自己燃料，随后坍缩成黑洞；黑洞又不错吞吃周围物资，并跟着时辰推移相互并合，渐渐成长为质料更大的天体。

问题是，天体裁家照旧在早期宇宙中发现了数千个质料达到太阳的数百万倍乃至数十亿倍的黑洞。若它们确切发源于更小的“种子”，那要若何证明注解它们是何如能在如斯短的宇宙时辰圭臬内，马上成长到如斯巨大的？

咫尺，一个国外磋议团队哄骗韦布空间千里镜（JWST）捕捉到了了了的不雅测笔据，标明有些超大质料黑洞可能从一脱手就相等巨大，它们的变成并未阅历恒星坍缩阶段，也不需要一个质料浩瀚于自己的宿主星系来为其提供“养料”。磋议东谈主员将这一效果以两篇论文的神志发表在《当然》和《皇家天体裁会月刊》上。

“小红点”QSO1

磋议东谈主员之是以得出这一论断，是基于对Abell2744-QSO1（简称QSO1）的详备不雅测。QSO1最早是在JWST的近红外光谱仪（NIRSpec）中被发现的，它格式紧凑，具有“小红点”天体的典型特征。

JWST拍摄的“小红点”Abell2744-QSO1。它受到Abell 2744星系团的引力透镜作用，被放大并变成三个影像。（图/NASA， ESA， CSA， Lukas Furtak (Ben-Gurion University); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)）

尽管QSO1距离咱们罕见130亿光年，直径也唯有约1300光年，但它比大多数其他“小红点”更容易磋议。这是因为它受到Abell 2744星系团的强引力透镜作用影响。在这种效应下，QSO1不仅被放大，还变成了三重影像，在太空中的三个不同位置同期表走漏来。

初步的不雅测效果骄贵，QSO1中存在一个正在吸积物资的黑洞，开云体育中国官方网站入口周围环绕着由发光的氢气和氦气构成的气体云。此前测度，这一黑洞的质料约为太阳的4000万倍。

不外，与JWST发现的其他早期黑洞相同，天体裁家仍省略情它是否确切有这样大的质料。这是因为，这一估算效果依赖于一个基于近域宇宙中的黑洞性质所诞生起来的假定，而天体裁家并省略情这一假定在远处宇宙中是否仍然适用。

绘图气体要素与速率图

这一次，磋议团队相识到，要是QSO1中的黑洞如实像看起来那样巨大，那么他们应该不错哄骗NIRSpec上的集成视场单位（IFU）来跟踪黑洞引力对周围旋转气体的影响，同期绘图出气体中不同元素的散播图。

哄骗IFU的不雅测效果，他们绘图了黑洞周围氢气的畅通图。当他们绘图径向速率随中心距离的变化时，AG真人中国官网入口发现这些气体呈现出开普勒自转，即它们围绕一个中心点运行，就像太阳系中的行星围绕太阳运行相同。这少量相等蹙迫，因为它意味着，QSO1中的大部分质料齐聚积在中心黑洞之中，要是质料散播得更分袂，比如其中包含大宗恒星，那么气体就不会发挥出如斯完好的开普勒自转。

左图为JWST的NIRCam拍摄的局部图像，骄贵了“小红点”Abell2744-QSO1；右图为哄骗NIRSpec的IFU绘图的QSO1气体速率图，骄贵其中心存在一个约5000万太阳质料的黑洞。（图/NASA， ESA， CSA， Ignas Juodžbalis (Cambridge)， Cosimo Marconcini (University of Florence)， Roberto Maiolino (Cambridge)， Francesco D'Eugenio (Cambridge)， Hannah Übler (MPE); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)）

由于开普勒畅通受基本引力定律专揽，因此磋议东谈主员得以哄骗气体速率的测量效果来径直贪图黑洞的质料。这是此前从未达成过的测量。效果标明，这个黑洞质料相等巨大——约为5000万个太阳质料，占据了QSO1总质料的2/3。这个比例比隔壁星系中的情况向上数千倍，在隔壁星系中，超大质料黑洞经常只占宿主星系总质料中极小的一部分。

此外，从IFU取得的要素散播图也撑执这一效果。它骄贵，QSO1中的气体确切统统由氢和氦构成，确切莫得氧等较重元素。在一个富含恒星和恒星破败的星系中，理当看到更多重元素。QSO1的金属丰采不到太阳的0.5%，是迄今测量到的最接近原初现象的星系环境之一。

这是东谈主类初次在大爆炸后的率先10亿年内，径直测量一个黑洞的质料。而且它与此前的测量效果一致。磋议团队以为，这是一个积极信号——它标明，那些用于盘曲测量质料的假定可能是有用的，早期宇宙中其他黑洞的质料大要并莫得被高估。

超大质料黑洞的发源

相干于其宿主星系而言，QSO1中黑洞的质料大得极度。这标明，它不太可能是由很多更小的恒星级黑洞通过并合和吞吃物资自在成长而来的。这意味着，磋议东谈主员发现的是一个莫得巨大的宿主星系、况且早于恒星经由变成的黑洞。

这是一个超卓的发现，因为它为原初黑洞或径直坍缩而成的黑洞提供了笔据。此前这些对象只存在于表面设念念中，尚未得到证据。这极端于对黑洞若何变成和成长的经典图景进行了一次全面的从头谛视。

不管QSO1的黑洞是由大爆炸后第一秒内变成的“运转质料很大的黑洞种子”演化而来，如故在稍晚些本领由一团巨大气体云径直坍缩而成，不错信服的是——它确切一降生就很大，况且可能正处于一个在它周围塑造一个星系的早期阶段。

磋议团队以为，像QSO1这样的“小红点”在早期宇宙中可能不是荒原的。咫尺，他们正在磋议更多雷同天体，试图回复一个更大的问题：这些超大质料黑洞，是否确切可能比它们如今地方的星系更早诞生？

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封面图&首图：NASAAG真人， ESA， CSA， Lukas Furtak (Ben-Gurion University); Image Processing: Alyssa Pagan (STScI)