韋伯太空望遠鏡發現最古老黑洞 將挑戰天文理論

天文學家今天表示，韋伯太空望遠鏡發現有史以來探測到的最古老黑洞，這個黑洞在大爆炸之後迅速蓬勃發展，挑戰了科學家對這些天體龐然大物是如何形成的理解。

根據刊登於科學期刊「自然」（Nature）的研究報告，宇宙誕生後才4.3億年，這個黑洞就在所謂的「宇宙黎明」（cosmic dawn）時期猛烈吞噬其宿主星系。

研究報告共同作者、劍橋大學（CambridgeUniversity）天文學家修爾茲（Jan Scholtz）告訴法新社說，這使得此一黑洞比迄今觀察到的任何其他大質量黑洞（massive black hole）都要早了2億年。但它的質量卻是太陽的160萬倍。

修爾茲說，在138億年前的大爆炸之後，這黑洞是如何有時間、如此快速地長到那麼大，將為解釋黑洞形成原因的「下一代理論模型」提供新的資訊。

和所有黑洞一樣，這個黑洞是看不見的，只能透過附近物質慘遭吞噬時，所產生巨大爆炸的光線來偵測它。

正是這種光線讓哈伯太空望遠鏡（Hubble spacetelescope）在2016年發現了位於大熊座（Ursa Major）方向的宿主星系GN-z11。

GN-z11是當時所觀測到的最古老星系，也是最遙遠的星系。然而哈伯望遠鏡並未發現潛伏在其中心位置的黑洞。

2022年，韋伯太空望遠鏡（James Webb SpaceTelescope）超越哈伯成為最強大的太空望遠鏡，所公布的大量新發現，讓科學家們忙著跟上腳步。

韋伯不僅發現了GN-z11中心位置的黑洞，而且還發現了時間和空間要再更往前回溯的星系，這些星系也比先前所想像的還要大。

在宇宙黎明期間，這黑洞大力吞噬GN-z11；此前正是宇宙的「黑暗時代」，在那時恆星和星系才剛誕生。

位於星系中心位置的超大質量黑洞（supermassiveblack hole），通常若不是數十億年才形成，快也得要數億年；那麼這一個黑洞怎麼會成長這麼快速呢？

研究報告共同作者、法國巴黎天體物理研究所（Institut d'Astrophysique de Paris）的天體物理學家夏洛（Stephane Charlot）認為，相較於稍近期的黑洞，早期宇宙的黑洞可能是以不同方式形成的。

他告訴法新社，有一種理論是說，這種黑洞誕生時型體龐大，是因為特大恆星的爆炸，而特大恆星僅存於早期宇宙。

他又說，或者這種黑洞可能是由「緻密氣體雲直接塌陷而產生的，而不經過恆星形成階段」。

這黑洞一旦誕生，就能夠吞噬附近豐富的氣體，進而引發非常強勁的猛長期。

修爾茲強調，迄今為止關於GN-z11黑洞的發現，「並不排除這些情況的任何可能」。

這可能只是一個開始。

修爾茲希望韋伯望遠鏡及其他即將推出的望遠鏡，例如歐洲太空總署（European Space）的歐幾里得望遠鏡（Euclid），能夠在宇宙最初的微光中發現更多這樣的黑洞。