天文学家发现了一颗迄今为止观测到的最遥远的超大质量黑洞。他们借助了一个“宇宙放大镜”，即引力透镜。当一个巨大的天体导致时空发生大尺度弯曲时，光线会像通过透镜一样绕过它，这就是引力透镜效应。
这个黑洞位于UHZ1星系，方向指向阿贝尔2744星系团。该星系团约有132亿年的历史。研究团队利用美国宇航局的钱德拉X射线天文台和詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）发现了正在增长的黑洞的明确信号。它在大爆炸后仅4.7亿年就开始形成，此时宇宙的年龄大约是现在137亿年寿命的3%。该星系的距离比星系团本身还要远，距离地球132亿光年。
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天文学家之所以能判断这个黑洞如此年轻，是因为它如此巨大。黑洞会随着时间的推移而蒸发。根据NASA的数据，大多数星系中心的黑洞质量大约是其宿主星系恒星质量的十分之一。这个早期形成的黑洞正在增长，其质量相当于我们整个星系的质量。天文学家从未在如此早期的阶段目睹过黑洞，对其的研究有助于解释宇宙中一些最早的超大质量黑洞是如何形成的。相关研究结果已详细刊登在11月6日发表于《自然·天文学》杂志的一篇论文中。
“我们需要韦伯望远镜来发现这个异常遥远的星系，并需要钱德拉望远镜来发现其超大质量黑洞，”论文的合著者、天文学家Akos Bogdan在一份声明中说。Bogdan隶属于马萨诸塞州剑桥市的哈佛-史密森天体物理中心。
“我们还利用了一个宇宙放大镜，它极大地增强了我们探测到的光线，”Bogman补充道。这种放大效应被称为引力透镜。研究小组对钱德拉进行了为期两周的X射线观测。他们看到了来自该星系的、发出强烈的、超高温的X射线的辐射气体——这是超大质量黑洞的标志。来自星系的光以及超大质量黑洞周围气体的X射线，被来自星系团的热气体和暗物质所放大。这种效应就像一个“宇宙放大镜”，它增强了JWST能够探测到的红外光信号，并使钱德拉能够看到微弱的X射线源。
“黑洞形成后，其增长速度存在物理极限，但质量更大的黑洞一开始就具有优势。这就像种植一棵幼苗，与从种子开始相比，它长成一棵成熟的树所需的时间更短，”论文合著者、普林斯顿大学天文学家Andy Goulding在一份声明中说。
观测这一现象有助于天文学家解答为何一些超大质量黑洞能在宇宙大爆炸的能量爆发后不久就达到巨大的质量。对于这些超大质量黑洞的起源，存在两种对立的理论——轻种子理论与重种子理论。轻种子理论认为，恒星会坍缩成一个恒星质量黑洞，然后随着时间的推移成长为超大质量黑洞。在重种子理论中，不是单个恒星，而是一大团气体坍缩并凝聚形成超大质量黑洞。这个新发现的黑洞可能会证实重种子理论。
“我们认为这是首次探测到‘巨型黑洞’，也是迄今为止最有力的证据，证明有些黑洞是由巨大的气体云形成的，”论文合著者、耶鲁大学理论天体物理学家Priyamvada Natarajan在一份声明中说。“这是我们第一次看到超大质量黑洞的短暂阶段，此时它的质量大约与它所在星系的恒星质量相当，之后它就会落后。”
该团队计划利用JWST和其他太空望远镜传来的更多数据，来描绘出早期宇宙更清晰的图景。
