詹姆斯·韦布空间望远镜的观测为早期星系J0148-4214内存在三个正在积极吞噬物质的黑洞提供了观测证据。这项研究由德国马克斯·普朗克地外物理研究所的汉娜·于布勒领导。科学日报网站于十月二十五日报道了这些发现。不过,原始研究已经在八月十二日发表于《天文学与天体物理学》,因此这些成果并非今天才首次宣布。十月的这篇新报道再次介绍了研究发现,而八月才是论文正式公开的时间。对读者而言,区分新闻报道与原始研究的日期,有助于准确理解这项成果的时间背景。
研究团队利用韦布的近红外光谱仪,对整个星系的氢发射进行了空间绘图。该星系的红移约为五,表明观测呈现的是早期宇宙中的系统。两个发射源位于星系中心附近,投影间距约为六百二十光年;第三个距离中心约五千五百光年。这些数字表示它们在天空平面上的投影距离,并不等于对各个天体实际三维空间距离的完整测量。也就是说,这些数值描述了从地球方向看过去各个发射源的位置关系,读者不能把投影距离直接当作它们在空间中完整的实际间隔。
证据来自与高速运动气体相关的宽氢发射谱线。论文作者考虑过超新星、激波、恒星风和大质量恒星等其他解释,但认为正在吸积物质的黑洞周围气体是最有可能的来源。研究人员绘制光谱不同部分所对应的光线位置变化,从而帮助区分彼此十分接近的两个中央发射源。尽管它们相距很近,这种空间与光谱结合的方法仍提供了辨别线索。团队的结论建立在对气体发出光线的分析之上,并在比较其他可能产生这种信号的过程之后,把吸积黑洞作为最合理的解释。
研究估计,三个天体的质量分别约为太阳的八千万倍、六十万倍和两百万倍。这些质量并非没有误差的精确值,而是依赖在近邻系统中校准的方法得出的估计。当同样的方法应用于遥远星系时,结果具有相当大的不确定性。因此,这些发现支持一个可能的黑洞三重系统,同时仍有空间进一步修正和完善对其物理性质的认识。尤其是质量估计所依赖的校准来自更近的天体系统,不能在应用于遥远星系时忽略这层限制,也不能把估计数字理解成毫无争议的确定测量。
研究人员提出,中心的一对黑洞最终可能合并,展示出黑洞快速增长的一条潜在途径。简化计算给出的向内螺旋靠近时间约为七亿年或更短,这并不是对已经观测到的碰撞的描述。外围天体可能正在向中心移动,也可能受到过去相互作用的影响而被推离中心。未来的引力波观测设施,例如激光干涉空间天线,可以研究这类系统后续演化形成的系统中的合并事件,检验相关可能性。这一前景针对的是此类系统后续演化所产生的黑洞合并,而不是宣称目前已经通过引力波观测验证了这个星系中的碰撞。外围天体的不同运动解释也仍然是研究提出的可能情形。
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