早期宇宙中黑洞質量首獲直接測量

據《自然》雜志27日報道，英國劍橋大學團隊首次對早期宇宙中黑洞的質量進行了直接測量，這一黑洞來自長期以來非常神秘的遙遠天體“小紅點”中。該天體的宿主星系存在于宇宙誕生僅7億年後。團隊經過分析發現，一些黑洞可能在宿主星系的恒星出現之前就已經形成和增長，為研究黑洞演化的最早期階段提供了線索。

自詹姆斯·韋布太空望遠鏡投入觀測以來，天文學家就在早期宇宙的圖像中發現了一類特殊天體。它們在光譜上呈現出異常的紅色，體積不大，亮度卻十分穩定。最初他們提出了兩種可能：這些紅點可能是正在瘋狂形成恒星的年輕星系，也可能是已經成長為巨獸的超大質量黑洞。但問題在于，它們的行為“不太對勁”。如果是恒星形成區，它們的光譜特征和能量分布與已知模型不完全吻合；如果是成熟的黑洞，它們好像又缺乏活躍黑洞常見的噴流和高能輻射。因此，對韋布太空望遠鏡早期觀測中發現的一組“小紅點”的性質，天文學家仍存在争議。

此前研究認為“小紅點”是超大質量黑洞，但可能錯誤估計了這些黑洞的質量。團隊此次分析了天體Abell2744-QSO1，同樣是被韋布太空望遠鏡檢測到的、被歸類為含有黑洞的“小紅點”。觀測顯示了該黑洞周圍氣體在不同距離上的旋轉速度，提供了引力加速度的信息，從而估算出這一“小紅點”的黑洞質量約為5000萬倍太陽質量。但這一宿主星系的恒星質量很小，少于黑洞的一半。這表明這一黑洞處于形成的早期階段，可能早于其宿主星系開始形成。

這是對如此早期的宇宙中黑洞質量的首批直接測量之一。研究團隊提出，未來研究還需進一步完善模型和分析。

韋布太空望遠鏡以及未來更先進的空間望遠鏡，将繼續觀測宇宙深處的神秘“小紅點”。就在今年1月，《自然》雜志發表研究分析認為，紅點的光譜特征，恰好符合一種理論預測的場景：當光子穿過圍繞黑洞旋轉的緻密氣體雲時，會與雲中的電子發生反複碰撞和散射。在多次散射後，高能光子失去部分能量，波長被拉長，最終在觀測中呈現為紅色。

總編輯圈點

宇宙中是先有星系，還是先有黑洞？5000萬倍太陽質量的黑洞“超前”于宿主星系恒星的形成，可能直接挑戰了“星系先成型、黑洞後生長”的假說，暗示宇宙早期可能存在一條不依賴恒星演化的黑洞快速成長通道。不過，單個天體的測量結果能否代表普遍規律還是未知數。下一步應該擴大樣本量，同時升級氣體動力學模型，查看是否漏掉了其他物理過程。至于未來的答案，也許會讓一些原本冷門的宇宙學假說，逐漸從邊緣走向舞台中央。