韋伯團(tuán)隊繼續(xù)致力于調(diào)試科學(xué)儀器，這是夏季開始科學(xué)操作之前的最后一步。我們最近看到了由事件視界望遠(yuǎn)鏡拍攝的銀河系中心黑洞的美麗圖像?，F(xiàn)代天文學(xué)的謎團(tuán)之一是每個大型星系如何都有一個巨大的中央黑洞，以及這些黑洞中的一些如何在很早的時候就驚人地大。我們詢問了近紅外光譜儀 ( NIRSpec ) 儀器科學(xué)團(tuán)隊的成員 Roberto Maiolino，告訴我們 Webb 將如何幫助回答其中一些問題。

“韋伯即將開啟的最激動人心的發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域之一是在早期宇宙中尋找原始黑洞。這些是天文學(xué)家在星系核中發(fā)現(xiàn)的更大質(zhì)量黑洞的種子。大多數(shù)（可能是所有）星系的中心都有黑洞，質(zhì)量從我們太陽的數(shù)百萬到數(shù)十億倍不等。這些超大質(zhì)量黑洞已經(jīng)變得如此之大，既通過吞噬周圍的物質(zhì)，也通過合并較小的黑洞。

“最近一個有趣的發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)了超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量為數(shù)十億太陽質(zhì)量，當(dāng)宇宙只有大約 7 億年的歷史時，它已經(jīng)存在，這只是其當(dāng)前 138 億年年齡的一小部分。這是一個令人費(fèi)解的結(jié)果，因為根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)理論，在如此早期的時代，沒有足夠的時間來生長如此大質(zhì)量的黑洞。已經(jīng)提出了一些方案來解決這個難題。一種可能性是，由于早期宇宙中第一代恒星的死亡而產(chǎn)生的黑洞以異常高的速度吸積了物質(zhì)。另一種情況是，尚未被比氦重的化學(xué)元素富集的原始?xì)怏w云可以直接坍縮形成一個質(zhì)量為幾十萬太陽質(zhì)量的黑洞，并隨后吸積物質(zhì)演變成在后期觀察到的超大質(zhì)量黑洞。最后，嬰兒星系中心的密集核星團(tuán)可能通過恒星碰撞或恒星質(zhì)量黑洞的合并產(chǎn)生了中等質(zhì)量的黑洞種子，然后通過吸積變得更大。

一張圖表，顯示早期宇宙中已知黑洞的數(shù)量（大黑點）和候選黑洞前身（陰影區(qū)域）。

該圖顯示了早期宇宙中已知黑洞（大黑點）的種群和候選黑洞祖先（陰影區(qū)域）。圖片來源：劍橋大學(xué) Roberto Maiolino。

“韋伯即將在這一領(lǐng)域開辟一個全新的發(fā)現(xiàn)空間。第一個黑洞種子可能最初是在大爆炸后的幾百萬年內(nèi)在“嬰兒宇宙”中形成的。韋伯是了解這些原始物體的完美“時間機(jī)器”。其卓越的靈敏度使韋伯能夠探測到極其遙遠(yuǎn)的星系，并且由于星系發(fā)出的光到達(dá)我們需要時間，我們將看到它們就像它們在遙遠(yuǎn)的過去一樣。

“韋伯的 NIRSpec 儀器特別適合識別原始黑洞種子。我和 NIRSpec 儀器科學(xué)團(tuán)隊的同事們將在“活躍”階段尋找他們的特征，此時他們正在貪婪地吞噬物質(zhì)并迅速成長。在這些階段，它們周圍的物質(zhì)變得非常熱和發(fā)光，并使它們周圍和宿主星系中的原子電離。NIRSpec 會將來自這些系統(tǒng)的光分散成光譜或“彩虹”。活躍的黑洞種子的彩虹將以特定的“指紋”為特征，即高度電離原子的特征。NIRSpec 還將測量在這些原始黑洞附近運(yùn)行的氣體的速度。較小的黑洞將以較低的軌道速度為特征。

“我期待著利用韋伯前所未有的能力來尋找這些黑洞的祖先，最終目標(biāo)是了解它們的性質(zhì)和起源。早期宇宙和黑洞種子領(lǐng)域是一個完全未知的領(lǐng)域，我和我的同事們很高興能與韋伯一起探索?！?/p>

— Roberto Maiolino，實驗天體物理學(xué)教授，劍橋大學(xué)卡夫利宇宙學(xué)研究所所長

— Jonathan Gardner，韋伯副高級項目科學(xué)家，美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心

— Stefanie Milam，韋伯行星科學(xué)副項目科學(xué)家，美國宇航局戈達(dá)德