耶魯大學天文學家彼得·范·多克姆（Pieter van Dokkum）和他的團隊在深空中發現了一個非凡的天體，并將其命名為“無限”星系。這個結構實際上是由兩個最近相撞的星系組成的，其形狀令人聯想到無窮大符號。

研究人員報告稱，在這個構造的中心存在一個超大質量黑洞，它坐落在濃密的氣體云中。他們的研究結果最近發表在《天體物理學雜志快報》上。

研究團隊表示，這一發現因幾個令人信服的理由而引人注目。它可能揭示了黑洞形成的新機制，有助于理解大質量黑洞如何在宇宙早期就存在，甚至可能代表著首次在超大質量黑洞誕生后不久對其進行直接觀測。

耶魯大學文理學院索爾·戈德曼家族天文學教授兼物理學教授、這項新研究的主要作者范多克姆說：“這可能是我們迄今為止獲得的最接近確鑿的證據。”

他說，這個星系的一切都是不尋常的。“它不僅看起來非常奇怪，而且還有一個正在吸積大量物質的超大質量黑洞，最令人驚訝的是，這個黑洞并不位于合并星系的兩個核心內部，而是位于中間。我們捫心自問：該如何解釋這一現象？”

范多克姆和哥本哈根大學天文學家加布里埃爾布拉默在研究 COSMOS-Web 調查圖像時發現了這一現象，該圖像是美國宇航局詹姆斯韋伯太空望遠鏡數據檔案的一部分。

范·多克姆還領導了對韋伯數據的后續觀測。此外，研究人員還使用了凱克天文臺的數據進行研究，以及美國國家射電天文臺甚大陣列和錢德拉X射線天文臺的檔案數據。

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡拍攝到的“無限星系”是兩個星系發生宇宙碰撞的結果，其形狀類似于無窮大符號。這次合并形成了一個新生的超大質量黑洞，以白線為標志，其質量約為太陽質量的100萬倍，地球質量的3000億倍。圖片來源：詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和美國宇航局（計算機模擬黑洞圖像）。

研究人員表示，發現一個不在巨大星系核中的黑洞本身就很不尋常。而發現這個黑洞剛剛形成更是史無前例。

“換句話說，我們認為我們正在見證一個超大質量黑洞的誕生——這是以前從未見過的，”范多克姆說。這一發現還對有關早期宇宙黑洞形成的持續爭論具有重要意義。

一種理論——“光種子”理論——認為恒星核心坍縮爆炸時會形成小型黑洞。最終，這些“光種子”黑洞會合并成超大質量黑洞。然而，這一理論需要極其漫長的時間才能最終實現。韋伯望遠鏡已經發現了一些宇宙中出現時間過早、無法用“光種子”理論解釋的超大質量黑洞。

剩下的就是“重種子”理論，該理論由耶魯大學天體物理學家普里亞姆瓦達·納塔拉詹等人倡導。該理論認為，更大的黑洞可以由大量氣體云的坍縮形成。“重種子”理論的癥結在于，坍縮的氣體云通常會形成恒星。

然而，范多克姆說，無限星系可能表明極端條件——包括“重種子”理論所提出的早期宇宙的條件——可能導致黑洞的產生。

“在這種情況下，兩個盤狀星系相撞，形成了我們所看到的恒星環狀結構，”他說。“在碰撞過程中，這兩個星系內的氣體發生沖擊和壓縮。這種壓縮可能足以形成一個致密的結，然后坍縮成黑洞。”

他補充道：“雖然這種碰撞很少見，但類似的極端氣體密度在星系開始形成的早期宇宙時期相當常見。”

范多克姆和他的同事強調，需要進行更多研究來證實這些發現以及它們對黑洞形成的預示。

編譯自/scitechdaily