這張圖片包含了迄今為止在X 射線中探測到的最遙遠的黑洞，這一結果或許可以解釋宇宙中最早的一些超大質量黑洞是如何形成的，這一發現是利用美國宇航局錢德拉X射線天文台（紫色）的X 射線和美國宇航局詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（紅、綠、藍）的紅外線數據得出的。

這個極其遙遠的黑洞位於星系UHZ1 中，在星系團Abell 2744 的方向上。該星系團距離地球約35 億光年。然而，韋伯數據顯示，UHZ1 比Abell 2744 遠得多。UHZ1 距離地球約132 億光年，宇宙年齡僅為現在的3%。

透過錢德拉望遠鏡兩週多的觀測，研究人員偵測到了來自UHZ1 的X 射線輻射–這是銀河系中心不斷增長的超大質量黑洞的明顯特徵。X 光訊號非常微弱，錢德拉之所以能夠偵測到它–即使進行瞭如此長時間的觀測–是因為一種被稱為重力透鏡的現象將訊號增強了四倍。

影像的紫色部分顯示的是來自Abell 2744 中大量熾熱氣體的X 射線。紅外線影像顯示了星團中的數百個星係以及一些前景恆星。插圖放大了以UHZ1 為中心的一小塊區域。韋伯影像中的小天體是遙遠的UHZ1 星系，錢德拉影像的中心顯示了來自UHZ1 星系中間超大質量黑洞附近物質的X 射線。與該星系的紅外線影像相比，X射線源的尺寸較大，這是因為它代表了錢德拉望遠鏡所能分辨的最小尺寸。X 射線實際上來自一個比銀河系小得多的區域。

天文學家對全景錢德拉圖像和特寫錢德拉圖像採用了不同的平滑處理方法。為了突出微弱的星團發射，對大圖像進行了許多像素的平滑處理，但卻沒有顯示出像UHZ1 這樣微弱的X 射線點源。特寫的平滑處理要少得多，因此可以看到微弱的X 射線源。影像的方向為北偏右42.5 度。

這項發現對於理解一些超大質量黑洞–那些包含高達數十億太陽質量並位於星系中心的黑洞如何在大爆炸後不久就能達到巨大質量非常重要。它們是直接由大量氣體雲坍縮形成的，從而產生了重約一萬到十萬個太陽的黑洞？還是它們來自於第一顆恆星的爆炸，而爆炸產生的黑洞重量僅在大約10 到100 個太陽之間？

天文學家小組發現了強有力的證據，證明新發現的UHZ1 黑洞天生質量龐大。根據X射線的亮度和能量，他們估計其質量介於1千萬到1億個太陽之間。這個質量範圍與它所在星系中所有恆星的質量相近，這與附近宇宙中星系中心的黑洞形成了鮮明對比，後者通常只包含其所在星系恆星質量的十分之一。

黑洞年輕時的巨大質量，加上它產生的大量X 射線和韋伯探測到的星系亮度，都與2017 年對”超大黑洞”的理論預測相吻合，這種黑洞是由巨大的氣體雲坍縮直接形成的。

一幅插圖顯示了六個不同的板塊。每個板塊都展示了巨大氣體雲坍縮並大量孕育黑洞的過程中的一個步驟，大規模氣體雲直接坍縮形成重種子黑洞（圖片來源：NASA/STSCI/Leah Hustak）

研究人員計劃利用這一結果以及韋伯望遠鏡和其他望遠鏡的綜合數據得出的其他結果，來填補早期宇宙的更大空白。

描述這些結果的論文發表在《自然-天文學》（Nature Astronomy）上，預印本可在線查閱：

https://arxiv.org/abs/2305.15458

兩篇論文所使用的韋伯資料都是一項名為”再電離紀元前的超深層Nirspec 和nirCam 觀測（UNCOVER）”調查的一部分。由UNCOVER 團隊成員Andy Goulding 領導的論文發表在《天文物理學雜誌通訊》上，預印本可在線查閱：

https://arxiv.org/abs/2308.02750

論文的共同作者包括UNCOVER 團隊的其他成員，以及Bogdan 和Natarajan。目前正在審查一篇詳細的解釋性論文，該論文將UHZ1 的觀測特性與外尺寸黑洞星系的理論模型進行了比較，預印本可在此處查閱：

https://arxiv.org/abs/2308.02654

美國太空總署馬歇爾太空飛行中心負責管理錢德拉計劃，史密森天文物理天文台的錢德拉X 射線中心在馬薩諸塞州的劍橋控制科學運行，在馬薩諸塞州的伯靈頓控制飛行運行。

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡是世界上最重要的太空科學觀測站。韋伯望遠鏡將揭開太陽系的神秘面紗，眺望其他恆星周圍的遙遠世界，探索宇宙的神秘結構和起源以及我們在宇宙中的位置。韋伯望遠鏡是一項國際計劃，由美國國家航空暨太空總署（NASA）領導，其合作夥伴包括歐洲太空總署（ESA）和加拿大太空總署（Canadian Space Agency）。