打破紀錄，韋伯、錢卓拉望遠鏡聯手發現最遙遠 X 射線超大質量黑洞

結合錢卓拉 X 射線天文台（Chandra）與韋伯太空望遠鏡（JWST）數據，科學家發現迄今在 X 射線中檢測到最遙遠的超大質量黑洞，存於大爆炸後僅 4.5 億年，強烈表明早期宇宙超大質量黑洞的形成涉及其他步驟。

NASA 韋伯望遠鏡升空後，已知宇宙最古老星系便透過韋伯太空望遠鏡之眼更新一批，該望遠鏡利用前景特定星系團的重力透鏡效應放大 11 個遙遠星系，它們在大爆炸後不到 10 億年就已存在。

於是天文學家決定檢查這些星系中心是否有超大質量黑洞。黑洞進食時會發出大量 X 射線，因此研究人員利用錢卓拉 X 射線天文台對透鏡區域進行持續 2 週的成像，將起源位置與韋伯望遠鏡識別的星系位置進行比較。

很快地，研究人員從來自 UHZ-1 星系的中心位置發現 X 射線比背景高出 4 個標準差，能量與活躍星系核一致；而透過愛丁頓極限（決定黑洞吸收周圍物質的速度）估計該黑洞質量至少為太陽 1,000 萬倍，上限可能達 1 億倍。

UHZ-1 星系距離我們 132 億光年，可追溯至宇宙甫誕生 4.5 億年後，考慮之前對 UHZ-1 星系內恆星總質量估計值，新研究表明這個超大質量黑洞佔了 UHZ-1 星系總質量一半，或者說大致相當於銀河系其他所有物體質量總和。

目前理論認為，早期宇宙的超大質量黑洞主要有 2 種形成途徑，第 1 種是宇宙首批恆星非常大，因此爆炸後也形成異常大的恆星黑洞，然後透過合併與吸收氣體迅速增長；第 2 種觀點則認為黑洞是極其緻密的巨大氣體雲直接塌縮形成。

假設該黑洞在大爆炸後約 2 億年形成，若它經由第一批恆星經歷超新星爆炸產生，則進食量需達愛丁頓極限 2 倍才能成長至觀測質量，考慮該黑洞能生長的時間極短，基本上可排除這個模型。

▲ 大量氣體雲直接塌縮形成種子黑洞。（Source：錢卓拉 X 射線天文台）

也就是說，天文學家有更多強力證據表明早期質量黑洞透過大量氣體雲直接塌縮形成，並在愛丁頓極限下達到當今觀測質量。

未來，研究人員將繼續利用韋伯望遠鏡結合其他望遠鏡數據結果繪製早期宇宙。新論文發表在《自然天文學》（Nature Astronomy）期刊。

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（首圖來源：NASA）