韋伯團(tuán)隊(duì)繼續(xù)致力于調(diào)試科學(xué)儀器，這是夏季開(kāi)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(gè)大型星系如何都有一個(gè)巨大的中央黑洞，以及這些黑洞中的一些如何在很早的時(shí)候就驚人地大。我們?cè)儐?wèn)了近紅外光譜儀 ( NIRSpec ) 儀器科學(xué)團(tuán)隊(duì)的成員 Roberto Maiolino，告訴我們 Webb 將如何幫助回答其中一些問(wèn)題。
“韋伯即將開(kāi)啟的最激動(dòng)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(yáng)的數(shù)百萬(wàn)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(guò)吞噬周?chē)?span id="vbz2bjm" class="wpcom_tag_link">物質(zhì)，也通過(guò)合并較小的黑洞。
“最近一個(gè)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(yáng)質(zhì)量，當(dāng)宇宙只有大約 7 億年的歷史時(shí)，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(gè)令人費(fèi)解的結(jié)果，因?yàn)楦鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)理論，在如此早期的時(shí)代，沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)生長(zhǎng)如此大質(zhì)量的黑洞。已經(jīng)提出了一些方案來(lái)解決這個(gè)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(gè)質(zhì)量為幾十萬(wàn)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞，并隨后吸積物質(zhì)演變成在后期觀(guān)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(guò)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(guò)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(diǎn)）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(diǎn)）的種群和候選黑洞祖先（陰影區(qū)域）。圖片來(lái)源：劍橋大學(xué) Roberto Maiolino。
“韋伯即將在這一領(lǐng)域開(kāi)辟一個(gè)全新的發(fā)現(xiàn)空間。第一個(gè)黑洞種子可能最初是在大爆炸后的幾百萬(wàn)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(shí)間機(jī)器”。其卓越的靈敏度使韋伯能夠探測(cè)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(shí)間，我們將看到它們就像它們?cè)谶b遠(yuǎn)的過(guò)去一樣。
“韋伯的 NIRSpec 儀器特別適合識(shí)別原始黑洞種子。我和 NIRSpec 儀器科學(xué)團(tuán)隊(duì)的同事們將在“活躍”階段尋找他們的特征，此時(shí)他們正在貪婪地吞噬物質(zhì)并迅速成長(zhǎng)。在這些階段，它們周?chē)奈镔|(zhì)變得非常熱和發(fā)光，并使它們周?chē)退拗餍窍抵械脑与婋x。NIRSpec 會(huì)將來(lái)自這些系統(tǒng)的光分散成光譜或“彩虹”?；钴S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(cè)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(lái)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)
— Jonathan Gardner，韋伯副高級(jí)項(xiàng)目科學(xué)家，美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心
— Stefanie Milam，韋伯行星科學(xué)副項(xiàng)目科學(xué)家，美國(guó)宇航局戈達(dá)德
