JWST在早期宇宙中发现了大量低质量黑洞 _宇宙

JWST的超深场，显示了一小片天空中的星系和引力透镜。来源：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局和STScI
据《今日宇宙》（安迪·托马斯维克）：黑洞在早期宇宙的形成中起着至关重要的作用。然而，天文学家长期以来一直在争论它的重要性，因为我们对早期黑洞的信息相对有限，这些黑洞存在于高红移状态。
剑桥大学Sophia Geris领导的一组研究人员的一篇新论文结合了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的几个光谱，为宇宙早期黑洞的形成提供了一些背景，发现周围潜伏着许多较小的黑洞，并为各种大小的黑洞对我们现代宇宙的形成做出了贡献的观点提供了依据。该研究发表在arXiv预印本服务器上。
JWST已经运行了几年，并为其各种仪器发布了多个数据。论文中用于分析的是JWST高级深部星系外巡天（JADES）的第三次数据发布，其中包括4000个从未见过的额外光谱，其数据集中有2375个物体定义了红移，这意味着科学家知道它们在空间和时间上有多远。
这项特别的研究考察了600个非常遥远的星系，并删除了那些已知有活动星系核（AGN）的星系，AGN是在星系中心吞噬气体和尘埃的活动黑洞。大多数已知的AGN都非常明亮，由于本文的目的是找到在传统调查中会被忽视的微弱AGN，因此需要将其删除。
在移除已知的明亮AGN后，他们堆叠了一系列使用不同光谱捕获的图像，以增强数据集中仍然存在的任何微弱AGN的亮度。作者还根据某些标准将星系分组在一起，例如星系本身的亮度或它们有多少颗恒星。
在他们将光谱叠加在一起并得到一系列现在足够明亮的活动星系核后，他们寻找了一种称为宽Hα的特殊类型的光。这种光特别表明黑洞正在积极吞噬物质，尽管它也可能来自其他来源，如超新星或从目标星系吹出的风。
排除这些可能性后，数据集在许多红移较高的星系中心留下了一系列微弱的活动星系核，否则这些星系被认为根本没有任何活动的黑洞。重要的是，这些黑洞中的许多都比考虑早期宇宙中的黑洞时传统上认为的要小得多。它们的质量只有太阳的100万倍左右，在相同的红移下，它们的活动性比以前发现的活动星系核要低得多。
这也有助于解释早期宇宙中黑洞大小的先前谜题。在之前的研究中发现的许多较大的AGN似乎对它们的星系来说太大了，而这项研究发现的黑洞符合它们所居住的星系更普遍接受的尺寸参数。这可能表明，与“黑洞优先”的星系演化观点不同，这些较小的黑洞表明，在星系中心的黑洞变得足够大以被天文观测所注意到之前，可能存在许多星系。
无论哪种方式，像这样的研究正是JWST的设计目的——追溯早期宇宙，寻找星系形成的途径，并寻找定义宇宙演化方式的巨大结构。它也才刚刚开始，即将发布更多数据，其中一些数据无疑将为早期低质量黑洞群体提供更多信息，因为它们已经被首次明确证明。