哈伯發現早期宇宙的黑洞比預估更多

哈伯太空望遠鏡幫助下，斯德哥爾摩大學天文系科學家領導的國際團隊，在早期宇宙發現比報告更多黑洞，新成果能幫助科學家了解超大質量黑洞如何形成。

我們對大霹靂後不久第一批黑洞形成機制尚未完整理解。已知大霹靂後不到十億年，有些星系中心有質量超過十億個太陽質量的超大質量黑洞。研究員表示這些天體有許多似乎比最初認為如此早期時應有的質量還要巨大──若不是形成時質量就非常大，就是增長極為迅速。

黑洞在所有星系生命週期扮演重要角色，但我們對星系演化理解仍有重大不確定性。為了全面了解星系和黑洞演化間的關係，研究員用哈伯望遠鏡調查宇宙年齡僅百分之幾時，微弱星系有多少黑洞。哈伯數年後重新拍攝調查區域，讓團隊得以量測星系亮度變化，這些是黑洞的蛛絲馬跡，使團隊能辨識的黑洞數量比以往方法發現的還多。

▲ 哈伯極深空新影像。哈伯2004年首次深度成像此區域，數年後哈伯再次觀測同區域，2023年重新成像。比較哈伯2009、2012和2023年拍攝的近紅外影像，天文學家發現早期星系中心超大質量黑洞有閃爍證據，明亮物體就是例子之一。有些超大質量黑洞並非持續吞噬周圍物質，而是間歇性，使它們亮度閃爍。比較不同時期哈伯極深空影像，就可檢測到這種現象，發現比預測更多黑洞。（Source：NASA）

新觀測結果顯示，有些黑洞很可能是宇宙最初十億年間，由大質量原始恆星塌陷形成。這些類型恆星只能宇宙早期存在，因後期形成恆星會受死亡恆星殘骸污染。黑洞其他形成的可能性包括氣體雲塌縮、大型星團恆星合併，以及宇宙大霹靂後最初幾秒鐘形成的「原始」黑洞（物理推測機制形成）。有了這些黑洞形成的新資訊，就能建構更精確的星系形成模型。

研究員表示早期黑洞形成機制是解開星系演化之謎的重要部分，有了黑洞成長的模型，星系演化計算就可建立在更具物理動機的基礎上，解釋黑洞如何從坍塌的大質量恆星產生的。天文學家也利用韋伯太空望遠鏡觀測，尋找大霹靂後不久形成的星系黑洞，以了解質量和位置。論文發表於《The Astrophysical Journal Letters》期刊。