韦伯探测到迄今为止最远的黑洞合并

一个国际天文学家团队利用NASA/ESA/CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜寻找宇宙年龄只有7.4亿年时两个星系及其巨大黑洞正在进行合并的证据。这标志着迄今为止对黑洞合并最远的探测，也是首次在宇宙早期探测到这种现象。

天文学家在本地宇宙的大多数大质量星系(包括我们的银河系)中发现了质量为太阳数百万至数十亿倍的超大质量黑洞。这些黑洞可能对其所在星系的演化产生了重大影响。然而，科学家们仍然不完全了解这些物体是如何变得如此巨大的。

在大爆炸后的第一个十亿年里就已经存在的巨大黑洞的发现表明，这种增长一定发生得非常迅速，而且非常早。现在，詹姆斯·韦伯太空望远镜正在为早期宇宙中黑洞的生长提供新的线索。

韦伯的新观测为宇宙年龄只有7.4亿年时两个星系及其巨大黑洞正在进行的合并提供了证据。该系统被称为ZS7。该研究发表在《皇家天文学会月刊》上。

积极吸积物质的大质量黑洞具有独特的光谱特征，使天文学家能够识别它们。对于非常遥远的星系，就像这项研究中的星系一样，这些特征无法从地面到达，只能用韦伯望远镜看到。

该研究的主要作者HannahÜbler解释说：“我们发现了黑洞附近存在快速运动的高密度气体的证据，以及被黑洞在吸积过程中通常产生的高能辐射照亮的热且高度电离的气体。”英国剑桥大学“由于其成像能力前所未有的清晰度，韦伯还允许我们的团队在空间上分离两个黑洞。”

研究小组发现，两个黑洞之一的质量是太阳质量的5000万倍。英国剑桥大学和伦敦大学学院的团队成员罗伯托·马伊利诺解释说：“另一个黑洞的质量可能相似，尽管测量起来要困难得多，因为第二个黑洞被埋在致密的气体中。”

于伯勒解释说：“我们的研究结果表明，合并是黑洞快速生长的一条重要途径，即使在宇宙黎明时也是如此。”“与韦伯对遥远宇宙中活跃的大质量黑洞的其他发现一起，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。”

“我们研究的系统的恒星质量与我们的邻居大麦哲伦星云的质量相似，”来自西班牙CSIC/INTA天体生物学中心(CAB)的团队成员PabloG.Pérez-González分享道。“我们可以尝试想象，如果每个星系都有一个与银河系中的黑洞一样大或更大的超大质量黑洞，合并星系的演化会受到怎样的影响。”

研究小组还指出，一旦两个黑洞合并，它们也会产生引力波。下一代引力波天文台将能够探测到此类事件，例如即将推出的激光干涉仪空间天线(LISA)任务，该任务最近获得了欧洲航天局的批准，并将成为第一个致力于研究引力波的天基天文台波浪。

荷兰欧洲航天局LISA首席项目科学家诺拉·卢茨根多夫(NoraLuetzgendorf)表示：“韦伯的结果告诉我们，LISA检测到的较轻系统的频率应该比之前假设的要高得多。”“这很可能会让我们针对这个质量范围内的LISA率调整我们的模型。这只是冰山一角。”

这一发现来自于NIRSpec整体场光谱计划银河组装的一部分的观测。该团队最近获得了韦伯第三轮观测中的一项新大型计划，以详细研究大质量黑洞与其宿主星系在前十亿年之间的关系。

该计划的一个重要组成部分将是系统地搜索和描述黑洞合并的特征。这项工作将确定早期宇宙时期黑洞合并发生的速率，并将评估合并在黑洞早期生长中的作用以及从时间之初产生引力波的速率。