这是有史以来最古老的黑洞

那里有一个极其古老的黑洞，天文学家很难解释它如何在大爆炸后仅4亿年就存在。它位于GN-z11星系的中心。天文学家使用JWST看到了它吞噬该星系的证据，这是黑洞生长的一种方式。

在JWST观测中，GN-z11距离我们约134亿光年，比银河系小约100倍。然而，它有一个非常明亮的核心，这告诉我们它的中心有一个黑洞。黑洞周围有一个吸积盘，它向饥饿的黑洞提供物质。圆盘中材料的运动将其加热，使其在紫外线下发光。这就是我们所看到的活跃星系核。

由剑桥大学教授RobertoMaiolino领导的天文学家团队利用JWST的观测结果来研究星系中物质的运动。他们的研究发表在《自然》杂志上。他说，在宇宙历史的早期发现这样的黑洞是一个巨大的飞跃。“在宇宙中很早的时候就看到如此巨大的黑洞，所以我们必须考虑它们可能形成的其他方式，”麦奥利诺说。“非常早期的星系富含气体，因此它们就像黑洞的自助餐。”

关于早期宇宙中的黑洞，GN-z11告诉我们什么?

没有人确切知道早期宇宙中第一个黑洞何时开始形成。如果您查看有关其创建的标准模型，您会发现它们似乎需要一段时间才能开始。超大质量黑洞——就像星系中心的黑洞一样——可能会从恒星质量黑洞开始，不断吸积物质。

如果GN-z11中的这颗恒星就是这样开始的，那么它就会在一颗超大质量恒星死亡时诞生。然后，不知何故，它的质量增长到了太阳质量的600万倍。但是，有一个问题。积累这样的质量需要近十亿年的时间。JWST的观测显示了这个黑洞出现的时间，当时宇宙的年龄还不到10亿年。所以，有些事情并不成立，也许早期黑洞的增长速度比天文学家想象的要快。

也许还有另一种方式可以让黑洞快速增长。暗示就在于它巨大的胃口。像这样的非常早期的星系有大量的物质可以形成恒星。然而，这也为黑洞提供了食物。事实证明，GN-z11黑洞吞噬物质的速度比现代星系中的其他黑洞快得多。这对于黑洞的生长来说是件好事，但如果星系想要产生更多的恒星，那就不太好了。

饥饿的黑洞实际上正在伤害GN-z11。由于它消耗大量气体，因此它会以超快的风将气体吹走。这会阻止恒星形成的过程。由于恒星是星系产生的，黑洞的吞噬实际上可以“杀死”星系。坏消息(至少对黑洞来说)是，它对气体的需求将导致它的灭亡，因为它耗尽了可吃的物质。

回到最初

最终，天文学家希望看到星系中最早的超大质量黑洞的“种子”。这些种子很可能在宇宙早期就形成了，也许不晚于大爆炸后两亿年。第一个星系聚集得相当快，并拥有非常巨大的恒星，它们的寿命可能只有几百万年。然后，它们爆炸成超新星，并可能留下第一个恒星质量的黑洞。一些人认为，暗物质通过迫使致密区域的物质塌缩来帮助形成早期黑洞。

然而，早期星系中的黑洞在早期星系合并中被席卷而去。这些种子也合并起来，形成了更大的黑洞。这可能就是为什么天文学家怀疑超大质量黑洞是通过吸积而增长的，但不仅仅是相互吸积。正如GN-z11似乎所表明的那样，它们还通过富含气体的星系内的物质吸积而生长。

未来使用JWST(以及未来的望远镜)进行的观测应该会发现这些黑洞“种子”的证据。这意味着GN-z11可能不会长期成为最古老的黑洞。研究黑洞种子应该会给麦奥利诺和其他天文学家提供更多线索，以解开大爆炸后不久这些物体如何形成的故事。