科學家發現了古老的黑洞碰撞,就發生在大爆炸後不久

知新了了 2024-05-17 09:57:46

這一事件發生在宇宙誕生7.4億年的時候,爲科學家提供了關于宇宙中輕黑洞數量的線索。

尖端的韋伯太空望遠鏡發現了迄今爲止最遙遠的黑洞合並,這發生在宇宙只有7.4億年的時候。這是天文學家第一次在宇宙曆史上看到如此早期的合並,使其打破了記錄。

黑洞是遍布宇宙的巨大物體;它們的引力場非常強大,甚至連光都無法逃離它們的視界。黑洞合並就像它聽起來的那樣:兩個物體之間緩慢而可怕的舞蹈,通常在各自星系的中心,最終合並成一個單一的物體。

最近的合並觀測是由一個天文小組在2023年5月使用韋伯望遠鏡的NIRSpec-IFU儀器進行的。在一個叫做ZS7的星系中,宇宙中黑洞相遇發生在宇宙大約75億年的時候(作爲參考,宇宙現在比這個年齡大130億年!)。

這次合並的發現要歸功于吸積黑洞的光譜特征 —— 那些積極吸收物質的黑洞 —— 這是地面望遠鏡看不到的。值得慶幸的是,韋伯位于距離地球100萬英裏的L2空間,從那裏它可以更深入地觀察宇宙。

劍橋大學的天文學家、該研究的主要作者漢娜·于布勒在歐洲航天局的一份新聞稿中說:“我們的發現表明,合並是黑洞快速增長的重要途徑,即使在宇宙黎明也是如此。加上韋伯望遠鏡在遙遠宇宙中發現的其他活躍的大質量黑洞,我們的結果還表明,大質量黑洞從一開始就在塑造星系的演化。”

韋伯的視野非常敏銳,以至于研究小組能夠在空間上分離出兩個黑洞,揭示出它們的一些物理特征。其中一個黑洞的質量大約是太陽的5000萬倍,而另一個黑洞則被濃密的氣體雲所掩蓋。該團隊關于這一發現的論文全文今天發表在《皇家天文學會月報》上。

當黑洞合並時,它們會發出引力沖擊波,擠壓和拉伸數十億光年的時空。這些引力波是由LIGO-Virgo-KAGRA合作組織管理的天文台探測到的,該組織的一部分在2015年首次探測到引力波。

然而,在理解引力宇宙的地平線上還有一個更光明的未來。今年1月,歐洲航天局正式采用了激光幹涉儀空間天線(LISA),這是一種基于空間的引力波天文台,爲航天器的最終發射和運行鋪平了道路。

“韋伯的結果告訴我們,LISA探測到的較輕的系統應該比之前假設的要頻繁得多,”LISA在歐洲航天局的首席項目科學家諾拉·盧茨根多夫在同一份新聞稿中說。“這很可能會讓我們在這個質量範圍內調整我們的LISA速率模型。這只是冰山一角。”

總而言之,下一代太空望遠鏡正在揭示最早的黑洞,以及它們在宇宙中的頻率。解開黑洞之謎 —— 它們是如何成長的,如何與周圍區域相互作用並形成它們 —— 將有助于天體物理學家理解宇宙中一些最基本的奧秘。

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知新了了

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