***cfa/melissa weiss
天文学家发现，早期星系中心的超大质量黑洞比预期的要大得多。 这些令人惊讶的大质量黑洞为所有超大质量黑洞的起源以及其宿主星系中生命的最早阶段提供了新的见解。
在银河系等附近的成熟星系中，恒星的总质量远远超过银河系中心发现的大黑洞的质量约1000比1。 然而，在新发现的遥远星系中，质量差下降到100或10比1，甚至1比1，这意味着黑洞可以等于其宿主星系中恒星的总质量。
这个出乎意料的大黑洞来自美国宇航局最新的旗舰天文台詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。 在 2021 年底发射 JWST 之前，天文学家对遥远黑洞的研究通常仅限于非常明亮的类星体，这些类星体由吞噬物质的怪物黑洞组成，这些黑洞的亮度完全超过了宿主星系中恒星的亮度。
有了JWST，我们现在终于可以在小而遥远的星系中观察到低质量但仍然超大质量的黑洞，我们也可以在这些宿主星系中看到恒星，“天体物理中心的克莱研究员Fabio Pacucci说。 哈佛大学和史密森尼（CFA）。 “这使我们能够首次研究早期黑洞及其宿主星系，因为它们一起演化。
Pakuchi是发表在《天体物理学杂志快报》上的一项新研究的主要作者，该研究研究了这些发现，并在洛杉矶新奥尔良举行的美国天文学会第243次会议上介绍了结果。
我们已经了解到，遥远的年轻星系违反了黑洞质量与恒星质量之间的关系，这在附近的成熟星系中非常成熟：这些原始黑洞相对于其宿主中的恒星数量而言无疑是超大质量的，“剑桥大学教授Roberto Maiolino说。 该研究的合著者。通过JWST，可以通过发现比迄今为止发现的更远、更小的黑洞来确定第一个超大质量黑洞是如何形成的，我们的研究非常丰富。
在这项研究中，Pacucci及其同事对一组21个星系进行了统计分析，范围从大约120亿到130亿光年不等，并通过三次已发表的JWST调查对其进行了观察。
这21个星系都有中心黑洞，其典型质量估计是太阳的数千万倍或数亿倍——仍然是超大质量的，但相对而言，黑洞是迄今为止观测到的大多数遥远类星体背后的驱动力，这些类星体的质量是太阳的数十亿倍。
总的来说，我们看到JWST在年轻星系中观测到的黑洞质量大约是局部宇宙中缩放关系的十到一百倍，“亚利桑那大学教授、该研究的合著者Xiaohui Fan说。 “早期星系中恒星质量与黑洞质量的比率远低于100多亿年前的今天。 这一结果对第一批黑洞的研究具有重要意义。
对这一比例的准确估计应该有助于显示超大质量黑洞前体（称为黑洞种子）是如何起源的。 从广义上讲，天文学家已经勾勒出两条主要途径：“轻”或“重”种子。
浅黑洞种子的质量相对较低，大约是太阳质量的100到1000倍。 这些光的种子最初是作为宇宙中第一颗巨星的残余物形成的。 在另一端，重黑洞种子的初始质量约为10,000至100,000个太阳质量。 从理论上讲，如此沉重的种子是由泰坦尼克号气体云的直接引力坍缩产生的。
重种子路线，通过从更高的起点为增长奠定基础，应该有助于在时间上形成非常早期的超大质量黑洞，这是研究团队在过去二十年中发现的，并且越来越远。 超大质量黑洞的新发现为重种子的想法提供了可信度，因为对这一途径的模拟和理论计算表明，黑洞的质量应该与它们所居住的年轻星系的恒星组成大致一样大，如果不是更大的话。
然后，星系如何围绕原始黑洞种子形成和共同演化仍然是一个悬而未决的天体物理学问题。 黑洞是主要通过吸入气体还是通过与其他黑洞合并而增长？这颗恒星的质量是主要在银河系内形成的，还是需要与其他较大的星系合并？然而，Pacucci和团队预计，随着JWST的进一步研究，答案将开始实现。
在宇宙时间中，我们知道恒星与黑洞质量的比例正在逐渐赶上现代宇宙的局部1000比1。 当黑洞及其宿主星系系统一起演化，与其他星系合并形成恒星军团时，就会发生这种情况，“Pakuchi说。 “我们仍在努力做的是深入宇宙，拼凑出这一切是如何开始的。
除了Xiaohui Fan和Roberto Maiolino之外，该**的合著者还有来自亚利桑那大学的Bao Nguyen和来自意大利比萨Scuola Normale Superiore的Stefano Carniani。 使用的JWST巡天是JWST高级深部银河系外巡天（JADES），宇宙演化早期科学巡天（CEERS）和NIRSPEC IFS（GA-NIFS）星系组装巡天。
更多信息：Fabio Pacucci 等人，JWST Ceers 和 Jads Z = 4 7 活动星系在 >3 处违反局部 MM 关系：对低质量黑洞和播种模型的影响，天体物理学杂志快报 （2023）。 doi： 10.3847/2041-8213/ad0158