在许多科幻小说和电影中，黑洞是一个超级神奇的存在，是有着吞噬一切物质力量的“神秘天体”。近年来，这种引力极其强大、存在于宇宙空间中的致密天体，正通过日益先进的科学观测和研究，缓缓走进人们的视野。

近日，英国剑桥大学研究人员领衔的国际团队利用美国詹姆斯·韦布空间望远镜观测到一个可追溯到宇宙大爆炸后约4亿年的黑洞，其质量高达太阳的几百万倍。研究称，这是迄今发现的最古老黑洞。

“这一新发现让我们看到，在如此早期的宇宙，就发现了如此大质量的黑洞，这对现有的黑洞演化理论是一个挑战。而且这个黑洞是存在剧烈吸积活动的，所以从黑洞吸积盘所发出的光可以被我们看到。”清华大学副教授、天文系副主任蔡峥对此表示。

根据标准宇宙模型理论，超大质量黑洞由死亡恒星的残骸形成，这些恒星坍塌后可能形成一个质量约为太阳100倍的黑洞。如果以模型预期的方式增长，这个新发现的古老黑洞需要约10亿年才能“长大”到望远镜所能观测到的规模。

“但这个黑洞增长得太快了，在宇宙大爆炸后仅4亿年就长这么大，这对种子黑洞的质量和增长速率都是极大的挑战，基本接近数值模拟的极限才能长成这么大的黑洞。这让我们对早期宇宙大质量黑洞的研究有了新的参照。”蔡峥说。

近年来，随着先进望远镜设备的应用及计算能力的提升，越来越多的黑洞正被揭开神秘面纱。

黑洞到底是什么？为何我们要观测和研究黑洞？

“黑洞就是宇宙中质量压缩到不能再压缩、密度极大的一种东西，它的引力足够大，以至于光都跑不出去，但它里边到底是什么我们还不得而知，因为任何已知的物质都无法承受黑洞引力造成的压强，物质一旦进入黑洞，一般没法出来。”蔡峥说。

黑洞也是一个星系生长的发动机。由于具有巨大的吸积作用，黑洞不断把周边天体吸进来，不断“吞食”周边物质，其吸积盘通过高密度旋转、核反应等不停制造重元素，一些重元素又被巨大的光压推到整个星系。这些重元素最终冷却了整个星系的温度，让恒星、行星得以形成。

“万事万物，大到星系的形成，小到生命的诞生，都跟星系中心的超大黑洞有很大关系。黑洞是宇宙中的奇点，也许能帮我们回答极其深刻的时空问题。”在蔡峥看来，探测和研究黑洞有助于人们了解宇宙中最早期巨型黑洞的成长机制、宇宙引力波现象的产生和变化规律，以及宇宙最初形成及其基本物理规律。

遗憾的是，长久以来，黑洞到底由什么组成，至今仍然是一个谜。而这样的神秘感也激发了创作者们对于黑洞的无限灵感与想象力，在影视作品里为人们构建起令人惊叹的黑洞内外部影像。

“对于活跃（正在吸积）的黑洞，目前科学家已发现了100多万个了。但此次发现的这么早的黑洞确实不多。我们希望能够在宇宙更早期找到更多的大黑洞，尽早揭示黑洞和星系的形成与演化之谜。”蔡峥说。 （魏梦佳）

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韦布望远镜观测到迄今最古老黑洞

英国剑桥大学日前发布公报说，该校研究人员领衔的国际团队利用美国詹姆斯·韦布空间望远镜观测到一个可以追溯到宇宙大爆炸后约4亿年的黑洞，其质量高达太阳的几百万倍。这是迄今发现的最古老黑洞，在宇宙诞生之初就存在如此巨大质量的黑洞对现有黑洞理论形成挑战。

公报介绍说，这个黑洞的宿主星系被称为GN-z11，它是一个致密的星系，大小约为银河系的百分之一。这个古老的黑洞正在猛烈吞噬其宿主星系。当周围物质落入黑洞时，其中一部分会高速向外喷射，这种高速喷流会清除其周围气体，进而抑制恒星的形成和宿主星系的发展。黑洞在吞噬周围气体过程中还会形成漩涡状吸积盘，天文学家正是通过黑洞周围的吸积盘发出的强光来探测黑洞。

根据标准宇宙模型，超大质量黑洞由死亡恒星的残骸形成，这些恒星坍塌后可能形成一个质量约为太阳100倍的黑洞。如果以模型预期的方式增长，这个新发现的古老黑洞需要约10亿年才能“长大”到韦布空间望远镜观测到的规模。然而根据观测，宇宙诞生后还不到10亿年的时候这个黑洞就已经存在。

公报说，这个新发现的黑洞的大小表明，它可能以其他方式形成，这使它“天生就大”，或者它吞噬物质的速度比此前假设的要高出数倍。

相关论文已发表在英国《自然》杂志上。论文第一作者、剑桥大学卡文迪什实验所教授罗伯托·马约利诺表示，这项发现得益于韦布空间望远镜灵敏度的“巨大飞跃”，尤其在红外观测方面，这意味着未来可能观测到更古老的黑洞。相关研究有助于深入理解可能形成黑洞的不同方式。 （张莹）