古老黑洞“现身”，有啥奥秘？

在许多科幻小说和电影中，黑洞是一个超级神奇的存在，是有着吞噬一切物质力量的“神秘天体”。近年来，这种引力极其强大、存在于宇宙空间中的致密天体，正通过日益先进的科学观测和研究，缓缓走进人们的视野。

近日，英国剑桥大学研究人员领衔的国际团队利用美国詹姆斯·韦布空间望远镜观测到一个可追溯到宇宙大爆炸后约4亿年的黑洞，其质量高达太阳的几百万倍。研究称，这是迄今发现的最古老黑洞。

图为2022年5月公布的银河系中心超大质量黑洞首张照片。新华社发

“这一新发现让我们看到，在如此早期的宇宙，就发现了如此大质量的黑洞，这对现有的黑洞演化理论是一个挑战。而且这个黑洞是存在剧烈吸积活动的，所以从黑洞吸积盘所发出的光可以被我们看到。”清华大学副教授、天文系副主任蔡峥对此表示。

根据标准宇宙模型理论，超大质量黑洞由死亡恒星的残骸形成，这些恒星坍塌后可能形成一个质量约为太阳100倍的黑洞。如果以模型预期的方式增长，这个新发现的古老黑洞需要约10亿年才能“长大”到望远镜所能观测到的规模。

“但这个黑洞增长得太快了，在宇宙大爆炸后仅4亿年就长这么大，这对种子黑洞的质量和增长速率都是极大的挑战，基本接近数值模拟的极限才能长成这么大的黑洞。这让我们对早期宇宙大质量黑洞的研究有了新的参照。”蔡峥说。

近年来，随着先进望远镜设备的应用及计算能力的提升，越来越多的黑洞正被揭开神秘面纱。

图为2019年我国天文学家利用郭守敬望远镜发现的恒星级黑洞的艺术想象图。新华社发

黑洞到底是什么？为何我们要观测和研究黑洞？

“黑洞就是宇宙中质量压缩到不能再压缩、密度极大的一种东西，它的引力足够大，以至于光都跑不出去，但它里边到底是什么我们还不得而知，因为任何已知的物质都无法承受黑洞引力造成的压强，物质一旦进入黑洞，一般没法出来。”蔡峥说。

黑洞也是一个星系生长的发动机。由于具有巨大的吸积作用，黑洞不断把周边天体吸进来，不断“吞食”周边物质，其吸积盘通过高密度旋转、核反应等，不停制造重元素，一些重元素又被巨大的光压推到整个星系。这些重元素最终冷却了整个星系的温度，让恒星、行星得以形成。

图为2019年一名男孩在长沙博物馆的宇宙科普互动体验展“逃离黑洞”展厅参观。新华社发

“万事万物，大到星系的形成，小到生命的诞生，都跟星系中心的超大黑洞有很大关系。黑洞是宇宙中的奇点，也许能帮我们回答极其深刻的时空问题。”在蔡峥看来，探测和研究黑洞有助于人们了解宇宙中最早期巨型黑洞的成长机制、宇宙引力波现象的产生和变化规律，以及宇宙最初形成及其基本物理规律。

遗憾的是，长久以来，黑洞到底由什么组成，至今仍然是一个谜。而这样的神秘感也激发了创作者们对于黑洞的无限灵感与想象力，在影视作品里为人们构建起令人惊叹的黑洞内外部影像。

“对于活跃（正在吸积）的黑洞，目前科学家已发现了100多万个了。但此次发现的这么早的黑洞确实不多。我们希望能够在宇宙更早期找到更多的大黑洞，尽早揭示黑洞和星系的形成与演化之谜。”蔡峥说。

策划：刘心惠

记者：魏梦佳

编辑：崇大海、朱舜

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