科学家发现了古老的黑洞碰撞,就发生在大爆炸后不久

知新了了 2024-05-17 09:57:46

这一事件发生在宇宙诞生7.4亿年的时候,为科学家提供了关于宇宙中轻黑洞数量的线索。

尖端的韦伯太空望远镜发现了迄今为止最遥远的黑洞合并,这发生在宇宙只有7.4亿年的时候。这是天文学家第一次在宇宙历史上看到如此早期的合并,使其打破了记录。

黑洞是遍布宇宙的巨大物体;它们的引力场非常强大,甚至连光都无法逃离它们的视界。黑洞合并就像它听起来的那样:两个物体之间缓慢而可怕的舞蹈,通常在各自星系的中心,最终合并成一个单一的物体。

最近的合并观测是由一个天文小组在2023年5月使用韦伯望远镜的NIRSpec-IFU仪器进行的。在一个叫做ZS7的星系中,宇宙中黑洞相遇发生在宇宙大约75亿年的时候(作为参考,宇宙现在比这个年龄大130亿年!)。

这次合并的发现要归功于吸积黑洞的光谱特征 —— 那些积极吸收物质的黑洞 —— 这是地面望远镜看不到的。值得庆幸的是,韦伯位于距离地球100万英里的L2空间,从那里它可以更深入地观察宇宙。

剑桥大学的天文学家、该研究的主要作者汉娜·于布勒在欧洲航天局的一份新闻稿中说:“我们的发现表明,合并是黑洞快速增长的重要途径,即使在宇宙黎明也是如此。加上韦伯望远镜在遥远宇宙中发现的其他活跃的大质量黑洞,我们的结果还表明,大质量黑洞从一开始就在塑造星系的演化。”

韦伯的视野非常敏锐,以至于研究小组能够在空间上分离出两个黑洞,揭示出它们的一些物理特征。其中一个黑洞的质量大约是太阳的5000万倍,而另一个黑洞则被浓密的气体云所掩盖。该团队关于这一发现的论文全文今天发表在《皇家天文学会月报》上。

当黑洞合并时,它们会发出引力冲击波,挤压和拉伸数十亿光年的时空。这些引力波是由LIGO-Virgo-KAGRA合作组织管理的天文台探测到的,该组织的一部分在2015年首次探测到引力波。

然而,在理解引力宇宙的地平线上还有一个更光明的未来。今年1月,欧洲航天局正式采用了激光干涉仪空间天线(LISA),这是一种基于空间的引力波天文台,为航天器的最终发射和运行铺平了道路。

“韦伯的结果告诉我们,LISA探测到的较轻的系统应该比之前假设的要频繁得多,”LISA在欧洲航天局的首席项目科学家诺拉·卢茨根多夫在同一份新闻稿中说。“这很可能会让我们在这个质量范围内调整我们的LISA速率模型。这只是冰山一角。”

总而言之,下一代太空望远镜正在揭示最早的黑洞,以及它们在宇宙中的频率。解开黑洞之谜 —— 它们是如何成长的,如何与周围区域相互作用并形成它们 —— 将有助于天体物理学家理解宇宙中一些最基本的奥秘。

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