出乎意料的是，大品质黑洞主宰着遥远宇宙中的小星系。Credit: uux.cn/CfA/Melissa Weiss
（神秘的地球uux.cn）据哈佛史密森天体物理中心：天文学家察觉早期星系中心的超大品质黑洞比预期的要大得多。这些令人惊讶的巨大黑洞为所有超大品质黑洞的起源以及它们所在星系生命的早期阶段提供了新的见解。
在附近的周末最新院线排片，说到了心坎里成熟星系中，如我们的银河系，恒星的总品质远远超过星系中心察觉的大黑洞的品质，大约是1000比1。但是，在新察觉的遥远星系中，品质差下降到100或10比1，乃至1比1，这意味着黑洞可以等于其宿主星系恒星的品质总和。
这张新生星系中出乎意料的巨大黑洞的图像来自美国全国航空航天局新近旗舰天文台詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)。在2021年底发射的JWST之前，天文学家通常将他们对遥远黑洞的探究局限于极其明亮的类星体，这些类星体由吞噬物质的巨大黑洞组成，完全超越了它们所在星系的成年人的友情：珍惜当下恒星。
“有了JWST，我们如今总算可以在遥远的小星系中观察到品质较低但依然超大品质的黑洞，我们也可以目睹这些宿主星系中的恒星，”哈佛&史密森尼天体物理中心(CfA)的Clay探究员Fabio Pacucci说。“这让我们第一次能够探究早期黑洞和它们的宿主星系，由于它们一起进化。”
Pacucci是发表在天体物理学杂志Letters上的一项新探究的首要作者，报表了这些察觉，并在路易斯安那州新奥尔良举行的全面任天堂体验美国天文学会第243届会议上提交了这些结局。
“我们已然得知，遥远的年轻星系违反了黑洞品质和恒星品质之间的关系，这种关系在附近的成熟星系中已然得到了很好的确立:这些原始黑洞相针对它们宿主的恒星数量来说无疑是过大的，”剑桥大学(英国)教授兼该探究的合著者Roberto Maiolino说。“有了JWST，将有或许经由找到比迄今为止察觉的黑洞更远更小的黑洞来查明第一个超大品质黑洞是如何形成的，我们的探究预测这些黑洞相当丰富。”
在这项探究中，帕库奇和他的开箱体验热点同仁们对一组21个星系开展了统计确认，这些星系距离我们大约120亿至130亿光年，并经由三次发表的JWST巡天开展了观察。
这21个星系拥有中心黑洞，其典型品质估计是我们太阳的几千万或几亿倍——依然超大品质，但与迄今为止观察到的大多数遥远类星体的黑洞相比微不足道，这些类星体的品质是太阳的几十亿倍。
“总的来说，我们目睹JWST观测到的年轻星系中的黑洞比本地宇宙中的比例关系预测的要大10到100倍，”亚利桑那大学教授、该探究的合著者范晓辉说。“与如今相比，100多亿年前，早期星系中恒星品质与黑洞品质的比率要低得多。这一结局对探究第一批黑洞具有重大价值。”
精确估计这个比率应该有助于表明超大品质黑洞前体——被称为黑洞种子——是如何起源的。大体上，天文学家已然勾勒出两条首要路径:“轻”或“重”种子。
轻黑洞种子的品质相对较低，大约是太阳品质的100到1000倍。这些光种子或许是宇宙最初的巨大恒星的残余物。另一方面，重黑洞的种子会有大约10，000到100，000个太阳品质。理论上，如此巨大的种子来自于巨大气体云的直接重力坍缩。
重种子路线经由从更高的起点为增长奠定基础，应该有助于相当早期的超大品质黑洞的及时形成，这些黑洞是探究小组在过去二十年中在越来越远的距离上察觉的。对超大品质黑洞的新察觉证实了重种子的想法，由于对这一路径的模拟和理论计算预测，黑洞应该与它们所在的年轻星系的恒星成分大致一样大，乃至更大。
星系是如何围绕原始黑洞种子形成和共同进化的，依然是一个悬而未决的天体物理学难题。黑洞首要是经由吸入气体，还是经由与其他黑洞合并而成熟的？恒星品质是首要在星系内部形成的，还是需要与其他更大的星系合并？帕库奇和他的团队预计，随着更多的JWST探究，答案将着手做到。
“随着宇宙时间的推移，我们得知恒星与黑洞的品质比逐步赶上现代宇宙的1000比1。“这发生在黑洞和它的宿主星系一起进化的时候，与其他星系合并，形成众多的恒星，”帕库奇说。“我们仍在奋斗的是透彻观察宇宙，拼凑出这一切是如何着手的。”
除了范晓辉(Xiaohui Fan)和罗伯托·迈奥利诺(Roberto Maiolino)之外，该论文的合著者还有亚利桑那大学的鲍·阮(Bao Nguyen)和意大利比萨高等师范学院(Scuola Normale Superiore)的斯特凡诺·卡尼亚尼(Stefano Carniani)。所使用的JWST巡天是JWST高级深河外巡天(JADES)、宇宙演化早期释放科学巡天(CEERS)和NIRSpec IFS星系集合巡天(GA-NIFS)。