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在最初三年里,韦布对早期宇宙的巡天发现了越来越多小型、极为遥远且颜色极为红的天体。这些所谓的“小红点”(LRDs)尽管数量超乎预期,但对天文学家来说仍是诱人的谜团。借助韦布卓越的能力在CANUCS – LRD – z8.6中的发现,助力了寻找答案。韦布的近红外光谱仪(NIRSpec)使研究人员能够观测到来自这个遥远星系的微弱光线,并检测到指向存在一个正在吸积的黑洞的关键光谱特征。
该研究的主要作者、斯洛文尼亚卢布尔雅那大学FMF以及意大利国家天体物理研究所 – 罗马天文台的研究员罗伯塔·特里波迪解释说:“这一发现着实非凡。我们观测到了一个大爆炸后不到6亿年的星系,它不仅存在一个超大质量黑洞,而且这个黑洞增长迅速——比我们预期在如此早期的这类星系中出现的增长速度要快得多。这挑战了我们对早期宇宙中黑洞和星系形成的理解,并为研究这些天体如何形成开辟了新途径。”
研究团队分析了该星系的光谱,光谱显示气体被高能辐射高度电离,表明它正围绕一个中心源快速旋转。这些特征是正在吸积的超大质量黑洞的关键特性。精确的光谱数据得出了黑洞质量的估计值,揭示出在宇宙如此早期阶段它的质量异常之大,并且表明CANUCS – LRD – z8.6很紧凑,还未产生许多重元素——这是一个处于演化早期阶段的星系。这种组合使其成为一个有趣的研究对象。此外,韦布光谱学让团队能够测量不同波长下发出的能量,由此他们能够描绘出该星系的物理特性。这使他们能够确定星系恒星的质量,并与黑洞质量进行比较。
“我们从韦布获得的数据绝对关键,” 来自卢布尔雅那大学FMF协助分析该源光谱的尼古拉斯·马蒂斯博士补充道,“韦布揭示的光谱特征清晰显示出星系中心存在一个正在吸积的黑洞,这是以前的技术无法观测到的。更引人注目的是,与该星系的恒星质量相比,其黑洞质量过大。这表明早期宇宙中的黑洞可能比其所在的星系增长得快得多。”
天文学家此前观察到超大质量黑洞的质量与其宿主星系相关联:星系越大,其中心黑洞也越大。CANUCS – LRD – z8.6是已知在如此早期阶段质量最大的宿主星系,然而其中心黑洞..
“这一发现是理解宇宙中首批超大质量黑洞形成的激动人心的一步,” 卢布尔雅那大学研究小组负责人马鲁莎·布拉达奇教授解释说,“这个星系中黑洞意想不到的快速增长,引发了关于是什么过程使得如此巨大的天体这么早就出现的疑问。随着我们继续分析数据,希望能找到更多像CANUCS – LRD – z8.6这样的星系,这能让我们对黑洞和星系的起源有更深入的了解。”
该团队已经计划使用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(ALMA)和韦布进行更多观测,以进一步研究星系中的冷气体和尘埃,并完善他们对黑洞特性的理解。对这个 “小红点” 的持续研究有望回答关于早期宇宙的关键问题,包括在宇宙历史的最初10亿年里黑洞和星系是如何共同演化的。
随着天文学家继续用詹姆斯·韦布空间望远镜探索早期宇宙,预计还会有更多惊喜出现,为首批超大质量黑洞如何增长和演化提供越来越详细的图景,为照亮如今宇宙的明亮类星体的形成奠定基础。

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