JWST 观测了太空深处一个疑似失控超大质量黑洞留下的发光星迹，在其他望远镜观测过该事件之后，JWST 揭示了新的见解。
这是艺术家描绘的失控超大质量黑洞的景象，它身后留下了一条长达约20万光年的年轻恒星“尾迹”。 （图片来源：NASA、ESA、Leah Hustak (STScI)）
遥远太空中的冲击波可能是第一个被证实的“失控”超大质量黑洞的明显迹象，它正以每小时 220 万英里（360 万公里/小时）的速度逃离其宿主星系。
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST ）可能对超大质量黑洞进行确认的研究成果已于12月3日发表在预印本服务器arXiv上，但尚未经过同行评审。不过，该研究成果已提交给《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal Letters），其主要作者、耶鲁大学天文学和物理学教授皮特·范·多库姆（Pieter van Dokkum ）近年来发表了多篇关于候选超大质量黑洞的同行评审论文。
范·多库姆表示，这是继五十年来对这类天体进行理论研究之后，首次证实存在失控的超大质量黑洞。“显而易见的下一步是寻找更多例子，”他告诉inoo
追踪星流
这个候选黑洞最早由范·多库姆的团队于2023年发现，他们在哈勃太空望远镜的一张存档图像中发现了一条微弱的线条。由于这一景象十分奇特，团队随后利用位于夏威夷的凯克天文台进行了新的观测。
当时的观测表明，这个黑洞的质量相当于2000万个太阳，而那条奇特的线状物是由一群年轻恒星组成的“尾迹”，绵延20万光年——是整个银河系直径的两倍。哈勃望远镜拍摄的这张照片记录了宇宙年龄约为其当前年龄（138亿年）一半时的景象。
“我们怀疑这个奇怪的物体可能是一个失控的超大质量黑洞，但我们没有确凿的证据，”范·多库姆说。因此，为了进行新的研究，研究团队求助于詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），这是一台深空天文台，范·多库姆说，它“灵敏度和清晰度都独一无二”，可以用来“观测高速运动的黑洞产生的弓形激波”。
最终呈现出的图像令团队惊叹不已。
詹姆斯·韦伯太空望远镜的中红外仪器以前所未有的清晰度观测到了候选黑洞逃逸前沿的冲击波，也就是弓形激波。“这有点像船只航行时产生的波浪，”范·多库姆说。“在这种情况下，这艘‘船’是一个黑洞，很难被观测到，但我们可以看到它前方喷出的‘水’——实际上是氢气和氧气。”
范·多库姆感到非常惊讶。“这个物体的一切都告诉我们它非常特别，但看到数据中如此清晰的特征，我们感到无比欣慰，”他补充道。
除了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）惊人的分辨率之外，范·多库姆表示，他的研究表明，观测结果与哈勃望远镜和凯克望远镜在不同波长的光下的数据相吻合。他说，这些数据“各自提供了拼图的不同部分，而且它们完美地契合在一起——正如理论模型预测的那样。”
一个超大质量谜团
范·多库姆表示，研究像这个候选黑洞一样的失控黑洞，能让科学家们更深入地了解星系和黑洞的演化过程。大多数大型星系的中心都嵌入了超大质量黑洞，包括我们所在的银河系。它们能否挣脱星系的束缚，一直以来都是一个谜。
范·多库姆认为，超大质量黑洞被从其星系中剥离的唯一方法是，至少有两个这样的黑洞异常接近，强烈的引力相互作用将其中一个“踢”出其原位。
这项新研究表明，这颗疑似失控黑洞是由至少两个，甚至可能多达三个黑洞相互作用产生的。范·多库姆表示，这些黑洞的质量至少相当于1000万个太阳，它们碰撞的剧烈程度必定“非同寻常”。
至于下一步该往哪里寻找失控的超大质量黑洞，该研究论文指出“有几个很有希望的候选者”，但对这些系统的解读十分困难。其中一个例子是被称为“宇宙猫头鹰”的神秘天体，它距离地球大约110亿光年。
根据这篇新论文，宇宙猫头鹰星系包含两个星系核——每个星系核的中心都有一个活跃的超大质量黑洞——以及第三个超大质量黑洞，奇怪的是，它“嵌入”在两个星系之间的气体云中。
第三个黑洞是如何出现在气体云中的，目前尚存争议。一些研究人员认为，这个黑洞可能是从其中一个宿主星系逃逸出来的，但范·多库姆团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）进行的观测对这种解释提出了挑战。他们的观测表明，这个位置异常的黑洞“更有可能……是由气体直接坍缩形成的”，而气体坍缩是由两个星系几乎碰撞后产生的冲击波引起的。
还需要对这一现象以及其他可能包含黑洞逃逸体的天体进行进一步研究。范·多库姆指出，目前的欧几里得望远镜 和即将投入使用的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜是很有前景的巡天仪器，因为这些望远镜的设计目标是观测整个天空，这与詹姆斯·韦伯太空望远镜不同。“这将告诉我们这种现象发生的频率——这是我们非常想知道的。”
JWST 观测了太空深处一个疑似失控超大质量黑洞留下的发光星迹，在其他望远镜观测过该事件之后，JWST 揭示了新的见解。
这是艺术家描绘的失控超大质量黑洞的景象，它身后留下了一条长达约20万光年的年轻恒星“尾迹”。 （图片来源：NASA、ESA、Leah Hustak (STScI)）
遥远太空中的冲击波可能是第一个被证实的“失控”超大质量黑洞的明显迹象，它正以每小时 220 万英里（360 万公里/小时）的速度逃离其宿主星系。
詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST ）可能对超大质量黑洞进行确认的研究成果已于12月3日发表在预印本服务器arXiv上，但尚未经过同行评审。不过，该研究成果已提交给《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal Letters），其主要作者、耶鲁大学天文学和物理学教授皮特·范·多库姆（Pieter van Dokkum ）近年来发表了多篇关于候选超大质量黑洞的同行评审论文。
范·多库姆表示，这是继五十年来对这类天体进行理论研究之后，首次证实存在失控的超大质量黑洞。“显而易见的下一步是寻找更多例子，”他告诉inoo
追踪星流
这个候选黑洞最早由范·多库姆的团队于2023年发现，他们在哈勃太空望远镜的一张存档图像中发现了一条微弱的线条。由于这一景象十分奇特，团队随后利用位于夏威夷的凯克天文台进行了新的观测。
当时的观测表明，这个黑洞的质量相当于2000万个太阳，而那条奇特的线状物是由一群年轻恒星组成的“尾迹”，绵延20万光年——是整个银河系直径的两倍。哈勃望远镜拍摄的这张照片记录了宇宙年龄约为其当前年龄（138亿年）一半时的景象。
“我们怀疑这个奇怪的物体可能是一个失控的超大质量黑洞，但我们没有确凿的证据，”范·多库姆说。因此，为了进行新的研究，研究团队求助于詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），这是一台深空天文台，范·多库姆说，它“灵敏度和清晰度都独一无二”，可以用来“观测高速运动的黑洞产生的弓形激波”。
最终呈现出的图像令团队惊叹不已。
詹姆斯·韦伯太空望远镜的中红外仪器以前所未有的清晰度观测到了候选黑洞逃逸前沿的冲击波，也就是弓形激波。“这有点像船只航行时产生的波浪，”范·多库姆说。“在这种情况下，这艘‘船’是一个黑洞，很难被观测到，但我们可以看到它前方喷出的‘水’——实际上是氢气和氧气。”
范·多库姆感到非常惊讶。“这个物体的一切都告诉我们它非常特别，但看到数据中如此清晰的特征，我们感到无比欣慰，”他补充道。
除了詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）惊人的分辨率之外，范·多库姆表示，他的研究表明，观测结果与哈勃望远镜和凯克望远镜在不同波长的光下的数据相吻合。他说，这些数据“各自提供了拼图的不同部分，而且它们完美地契合在一起——正如理论模型预测的那样。”
一个超大质量谜团
范·多库姆表示，研究像这个候选黑洞一样的失控黑洞，能让科学家们更深入地了解星系和黑洞的演化过程。大多数大型星系的中心都嵌入了超大质量黑洞，包括我们所在的银河系。它们能否挣脱星系的束缚，一直以来都是一个谜。
范·多库姆认为，超大质量黑洞被从其星系中剥离的唯一方法是，至少有两个这样的黑洞异常接近，强烈的引力相互作用将其中一个“踢”出其原位。
这项新研究表明，这颗疑似失控黑洞是由至少两个，甚至可能多达三个黑洞相互作用产生的。范·多库姆表示，这些黑洞的质量至少相当于1000万个太阳，它们碰撞的剧烈程度必定“非同寻常”。
至于下一步该往哪里寻找失控的超大质量黑洞，该研究论文指出“有几个很有希望的候选者”，但对这些系统的解读十分困难。其中一个例子是被称为“宇宙猫头鹰”的神秘天体，它距离地球大约110亿光年。
根据这篇新论文，宇宙猫头鹰星系包含两个星系核——每个星系核的中心都有一个活跃的超大质量黑洞——以及第三个超大质量黑洞，奇怪的是，它“嵌入”在两个星系之间的气体云中。
第三个黑洞是如何出现在气体云中的，目前尚存争议。一些研究人员认为，这个黑洞可能是从其中一个宿主星系逃逸出来的，但范·多库姆团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）进行的观测对这种解释提出了挑战。他们的观测表明，这个位置异常的黑洞“更有可能……是由气体直接坍缩形成的”，而气体坍缩是由两个星系几乎碰撞后产生的冲击波引起的。
还需要对这一现象以及其他可能包含黑洞逃逸体的天体进行进一步研究。范·多库姆指出，目前的欧几里得望远镜 和即将投入使用的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜是很有前景的巡天仪器，因为这些望远镜的设计目标是观测整个天空，这与詹姆斯·韦伯太空望远镜不同。“这将告诉我们这种现象发生的频率——这是我们非常想知道的。”
