NASA的望遠鏡揭示巨型黑洞快速形成機制

上圖顯示了在宇宙初期氣體雲直接坍縮而產生了特大質量黑洞，這是迄今為止最有力的證據。研究人員在結合了錢德拉、哈勃以及斯皮策太空望遠鏡的數據而得出這一研究成果。

圖片來源：NASA/CXC/STScI

通過NASA大天文台計劃，天文學家得到了宇宙初期宇宙的「種子」成長為特大質量黑洞的迄今最佳的佐證。

通過結合錢德拉X射線天文台，哈勃太空望遠鏡，以及斯皮策太空望遠鏡的數據，研究人員得以證認一些可能的黑洞種子。針對這一發現的討論將會以論文的形式發表在下一期《皇家天文學會月報》上。

來自義大利比薩高等師範學校的該研究領導者Fabio Pacucci聲稱：「如果我們的發現得到證實，那將解釋超大質量黑洞的產生原因。我們的發現證明了超大質量黑洞的種子會直接由巨型氣體雲的坍縮而產生，跳過了任何中間的步驟。」

科學家們相信幾乎所有的大型星系中心都有一個超大質量黑洞，包括我們的銀河系。他們發現，有些質量為太陽的數百萬甚至數十億倍的超大質量黑洞僅在宇宙大爆炸後十億年之內就產生了。

一個理論認為，黑洞種子是通過吸入周圍氣體以及與較小黑洞的併合而逐漸長大的，這一過程需要的時間比已發現的快速形成的黑洞長得多。

這些新發現則暗示，一些最早出現的黑洞產生於氣體雲坍縮，跳過其他中間階段，例如大質量恆星的形成及後來的毀滅。

比薩高等師範學校的合作作者Andrea Ferrara說：「關於黑洞形成所遵循的途徑，現在還有很多爭論，相對於黑洞一開始很小而後極速成長的理論，我們的結論傾向於黑洞一開始就很大，然後以一個正常的速度成長。」

研究人員使用了黑洞種子的計算機模型，並結合了一種新方法，從來自於錢德拉X射線天文台，哈勃太空望遠鏡，以及斯皮策太空望遠鏡的長時間曝光圖像中選擇黑洞種子的候選體。

研究小組發現了兩個極有可能是黑洞種子的候選體，它們在紅外波段都與理論輪廓相符合，包括它們都是很紅的天體，以及發射被錢德拉X射線天文台探測到的X射線。對它們的距離所做的估計指示，它們在宇宙產生不到十億年內就產生了。

「黑洞種子很難找到，也很難被確認。」該論文的合作作者，來自義大利國立天體物理研究所的Andrea Grazian說，「但是我們認為我們的研究揭露了迄今為止最佳的黑洞種子候選體。」

研究小組計劃繼續用X射線與紅外線進行觀測，以查明這兩個物體是否具有黑洞種子所應該具有的更多性質。詹姆斯韋伯太空望遠鏡和歐洲極大望遠鏡這樣的即將面世的天文台，將會通過探測宇宙更遠處和小型黑洞的光線，為未來的研究提供幫助。科學家們正在建立用於解譯這些即將得到的新數據的理論框架，以期能找到宇宙中的第一代黑洞。

「作為科學家，現在我們不能說我們的模型是正確的。」Pacucci說，「但是我們確信我們的模型能夠在不用多餘的假設的情況下重現這一觀測結果。」

美國阿拉巴馬州亨茨維爾市的馬歇爾太空飛行中心主管這項錢德拉工程。馬薩諸塞州劍橋市的史密松天體物理台將負責錢德拉天文台的科學運作與航天運作。

哈勃太空望遠鏡是美國宇航局（NASA）和歐洲宇航局的合作項目。馬里蘭州的戈達德宇宙飛行中心負責管理哈勃太空望遠鏡，巴爾的摩市的空間望遠鏡研究所負責望遠鏡的操作，位於華盛頓的大學天文研究協會接受NASA的委託負責運作空間望遠鏡研究所。

加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室負責管理斯皮策太空望遠鏡任務，斯皮策科學中心負責望遠鏡的科學運作，航天器的運作由科羅拉多州立托頓市洛克希德?馬丁公司負責。（翻譯：狐步 校核：Yuk-Ming）

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