摘要：由德克萨斯大学奥斯汀分校宇宙前沿中心领导的国际天文学家团队发现了迄今为止已确认的最遥远的黑洞。它及其所在的星系CAPERS-LRD-z9存在于宇宙大爆炸5亿年后。这意味着它位于133亿年前，当时我们的宇宙年龄仅为现在的3%。因此，它为研究这一神秘时期的结构和演

由德克萨斯大学奥斯汀分校宇宙前沿中心领导的国际天文学家团队发现了迄今为止已确认的最遥远的黑洞。它及其所在的星系CAPERS-LRD-z9存在于宇宙大爆炸5亿年后。这意味着它位于133亿年前，当时我们的宇宙年龄仅为现在的3%。因此，它为研究这一神秘时期的结构和演化提供了一个独特的机会。

“在寻找黑洞时，这几乎是你实际上可以追溯到的最远的地方。我们确实在突破现有技术的探测极限，”宇宙前沿中心博士后研究员、此项发现的团队负责人安东尼·泰勒说道。

该研究发表在《天体物理学杂志》上。

“虽然天文学家已经发现了一些更遥远的候选者，”论文合著者、宇宙前沿中心主任史蒂文·芬克尔斯坦补充道，“但他们还没有找到与黑洞相关的独特光谱特征。”

利用光谱学，天文学家将光分解成多个波长，以研究天体的特征。为了识别黑洞，他们寻找快速移动气体的证据。当气体绕黑洞旋转并落入黑洞时，远离我们的气体发出的光会被拉伸成更红的波长，而靠近我们的气体发出的光则会被压缩成更蓝的波长。

“很少有其他东西能产生这种特征，”泰勒解释道，“而这个星系却有。”

该团队使用了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的CAPERS（CANDELS-区域棱镜再电离巡天）项目的数据进行搜索。JWST于2021年发射，提供了目前最远的太空视野，而CAPERS则提供了对最外层边缘的观测。

“CAPERS 的首要目标是确认和研究最遥远的星系，”论文合著者、CAPERS 团队负责人马克·迪金森 (Mark Dickinson) 说道。“詹姆斯·韦伯太空望远镜的光谱是确认这些星系距离和了解其物理特性的关键。”

CAPERS-LRD-z9 最初在该项目的图像中被视为一个有趣的斑点，后来被证实属于一种被称为“小红点”的新星系类型。这些星系仅存在于宇宙诞生后的最初15亿年里，非常致密，呈红色，而且异常明亮。

“从詹姆斯·韦伯太空望远镜的早期数据来看，小红点的发现是一个巨大的惊喜，因为它们看起来与哈勃太空望远镜观测到的星系完全不同，”芬克尔斯坦解释道。“现在，我们正在弄清楚它们是什么样子，以及它们是如何形成的。”

CAPERS-LRD-z9 或许可以帮助天文学家做到这一点。

首先，这个星系进一步证明了超大质量黑洞是“小红点”中意外亮度的来源。通常情况下，这种亮度表明星系中恒星数量丰富。然而，在“小红点”存在的时期，如此巨大的恒星质量不太可能存在。

另一方面，黑洞也会发出明亮的光芒。这是因为它们会压缩并加热其所吞噬的物质，从而产生巨大的光和能量。通过确认CAPERS-LRD-z9中存在黑洞，天文学家在“小红点”中发现了这种联系的一个惊人例子。

这个新发现的星系或许也能解答小红点星系呈现独特红色的原因。这可能是由于黑洞周围有一团厚厚的气体，导致黑洞穿过时，其光线偏向更红的波长。

“我们在其他星系中也见过这种云，”泰勒解释道。“当我们将这个物体与其他来源的云进行比较时，发现它们一模一样。”

这个星系也因其巨大的黑洞而闻名。据估计，它的质量是太阳的3亿倍，相当于其星系中所有恒星质量的一半。即使在超大质量黑洞中，这个质量也相当巨大。

如此早地发现如此巨大的黑洞，为天文学家提供了一个宝贵的机会来研究这些天体是如何形成的。晚期宇宙中存在的黑洞在其生命周期中会拥有各种各样的膨胀机会。但早期几亿年中存在的黑洞则不会。

芬克尔斯坦说：“这进一步证明，早期黑洞的增长速度比我们想象的要快得多。或者说，它们一开始的质量就比我们的模型预测的要大得多。”

为了继续对CAPERS-LRD-z9进行研究，该团队希望利用詹姆斯·韦伯太空望远镜收集更多、更高分辨率的观测数据。这将有助于更深入地了解它以及黑洞在“小红点”形成过程中所扮演的角色。

“这对我们来说是一个很好的测试对象，”泰勒说。“直到最近我们才得以研究早期黑洞的演化，我们很期待看到我们能从这个独特的物体中了解到什么。”

来源：惊喵科学