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詹姆斯韦伯太空望远镜正在寻找宇宙有史以来第一个超大质量黑洞
Stephan’s Quintet of galaxies as seen by the NIRCam and MIRI instruments of the James Webb Space Telescope. 斯蒂芬的星系五重奏，由詹姆斯韦伯太空望远镜的NIRCam和MIRI仪器拍摄。(Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI图片来源：NASA，ESA，CSA，STScI)
即使是美国宇航局的下一代太空天文台也无法直接看到超大质量黑洞，但这并不意味着天文学家不能利用其数据更好地了解这些神秘的庞然大物。
7月12日美国宇航局公布的詹姆斯韦伯太空望远镜（简称JWST或韦伯）的第一批科学质量图像得到了展示。虽然超大质量黑洞本身对所有收集光的天文台都是不可见的，但JWST将能够间接观察这些结构。
事实上，它已经做到了。看一下五个星系的新肖像，它们似乎被锁定在宇宙舞蹈中。“我们给你看的斯蒂芬五重奏的照片很漂亮，它在一张照片中告诉你很多事情，”约翰马瑟在上周7月19日雅典举办的空间研究委员会（COSPAR）新闻发布会上说，他是美国宇航局马里兰州戈达德太空飞行中心、詹姆斯韦伯太空望远镜的高级项目科学家。
在这张图片中，天文学家可以看到一个超大质量黑洞，或者更确切地说，物质由于过热而发光，最终落入大质量结构中，该结构包含大约2400万倍于太阳的质量，这是来自于巴尔的摩太空望远镜科学研究所的观测，该机构负责运营天文台。（这个黑洞也被称为活跃的星系核，因为它位于星系NGC 7319的中心。）
美国宇航局发布的令人惊叹的图像结合了近红外相机（NIRCam）和中红外仪器（MIRI）拍摄的快照。但JWST不只是捕捉照片。这两种仪器还收集了科学家所说的数据立方体，其中包含图像和光谱分析，这是一种识别既定波长的光的来源的技术。
这些结果使科学家能够识别出超大质量黑洞周围的云层，确定有多少化学物质以及它们所在位置。“我们正在测试黑洞的环境，”马瑟谈到这些观察结果时说。“我们现在分析出了氢云、铁云、原子氢云、分子氢云的形状图像，它们正在绕轨道运行或试图落入黑洞的引力场。”
NIRCam和MIRI仪器创造了“数据立方体”，使科学家能够绘制出超大质量黑洞周围云中单个化学物质的位置。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI图片来源：NASA，ESA，CSA，STScI)
韦伯本月公布的观测结果与之前取得的结果一致，科学家对斯蒂芬五重奏的研究是在韦伯望远镜能够正式进行科学观测之前就已经在进行了。现在，JWST已经开始了它的20年任期，按照天文学家所希望的那样去发现突破性的科学细节。
JWST的前身哈勃太空望远镜已经运行了30多年，目前仍然很强大，这台较旧的望远镜在帮助科学家了解超大质量黑洞做出了很多贡献。
“哈勃望远镜是第一台观测到每一个星系中心都有一个黑洞的望远镜，因为它能够观察到恒星围绕黑洞快速运行的轨迹。”马瑟说。
詹姆斯韦伯太空望远镜的MIRI在中红外中看到的斯蒂芬星系五重奏，其中落入最顶层星系超大质量黑洞的物质特别明亮。 (Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI图片来源：NASA，ESA，CSA，STScI)
他指出，韦伯将更进一步。特别是，马瑟说，他希望JWST的观测能够让天文学家了解活跃星系核的起源，即潜伏在每个星系核心的超大质量黑洞。“每个星系的中间都有一个巨大的黑洞，而那个黑洞的起源现在完全未知。”
当科学家们试图解开这个谜团时，他们需要弄清楚超大质量黑洞是何时在宇宙中出现的。与哈勃望远镜不同（哈勃望远镜在可见光和紫外线波长下拍摄的影像最清晰）红外优化的JWST能够深入宇宙的历史，以观察这种结构出现之前的样子。
“它更大，因此可以看到更远的时间和更远的空间，所以我们可以找到更多的目标，”马瑟谈到JWST的能力与哈勃望远镜的对比。“我们还获得了更清晰的图像，由于红外线能够穿透尘埃云，我们可以看到更靠近核心的黑洞。”
对于马瑟来说，了解超大质量黑洞是一件有意义的事。他指出，星系中心的超大质量黑洞是星系的主导者，特别是这些庞然大物释放的能量塑造了整个星系。对于我们自己的银河系来说，银心黑洞并不亚于斯蒂芬五重奏这些遥远的星系。
“如果没有我们银河系中的黑洞，太阳系的历史会非常不同。”马瑟说。
BY:Meghan Bartels
FY: Qing
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