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宇宙黎明期的气体包围和气体变红的黑洞

Nature2026年8月12日 00:00

文章开放获取 已发布:2026年8月12日 Rohan P. Naidu ORCID: orcid.org/0000-0003-3997-5705 1 nAff44 ,Jorryt Matthee ORCID: orcid.org/0000-0003-2871-127X 2 ,Harley Katz 3 ,Anna de Graaff ORCID: orcid.org/0000-0002-2380-9801 4 ,Pascal A. Oesch ORCID: orcid.org/0000-0001-5851-6649 5 ,6 ,7 ,Aaron Smith ORCID: orcid.org/0000-0002-2838-9033 8 ,Jenny E. Greene ORCID: orcid.org/0000-0002-5612-3427 9 ,Gabriel Brammer ORCID: orcid.org/0000-0003-2680-005X 6 ,7 ,Andrea Weibel ORCID: orcid.org/0000-0001-8928-4465 5 ,Raphael Hviding ORCID: orcid.org/0000-0002-4684-9005 4 ,John Chisholm 10 ,Ivo Labbé 11 ,Robert A. Simcoe 1 ,Callum Witten 5 ,Wendy Q. Sun 1 ,Hakim Atek 12 ,Josephine F. W. Baggen 13 ,Sirio Belli ORCID: orcid.org/0000-0002-5615-6018 14 ,Rachel Bezanson ORCID: orcid.org/0000-0001-5063-8254 15 ,Leindert A. Boogaard ORCID: orcid.org/0000-0002-3952-8588 16 ,Sownak Bose 17 ,Rychard J. Bouwens 16 ,Alba Covelo-Paz ORCID: orcid.org/0000-0002-9672-3005 5 ,Pratika Dayal 18 ,Yoshinobu Fudamoto ORCID: orcid.org/0000-0001-7440-8832 19 ,Lukas J. Furtak ORCID: orcid.org/0000-0001-6278-032X 20 ,Emma Giovinazzo ORCID: orcid.org/0009-0004-3835-0089 5 ,Andy Goulding 9 ,Max Gronke ORCID: orcid.org/0000-0003-2491-060X 21 ,Kasper E. Heintz ORCID: orcid.org/0000-0002-9389-7413 5 ,6 ,7 ,Michaela Hirschmann ORCID: orcid.org/0000-0002-3301-3321 22 ,Garth Illingworth ORCID: orcid.org/0000-0002-8096-2837 23 ,Akio K. Inoue ORCID: orcid.org/0000-0002-7779-8677 24 ,25 ,Benjamin D. Johnson ORCID: orcid.org/0000-0002-9280-7594 26 ,Joel Leja ORCID: orcid.org/0000-0001-6755-1315 27 ,28 ,29 ,Ecaterina Leonova 30 ,Ian McConachie ORCID: orcid.org/0000-0002-2446-8770 31 ,Michael V. Maseda ORCID: orcid.org/0000-0003-0695-4414 31 ,Priyamvada Natarajan ORCID: orcid.org/0000-0002-5554-8896 13 ,32 ,33 ,Erica Nelson 34 ,David J. Setton ORCID: orcid.org/0000-0003-4075-7393 9 ,Irene Shivaei 35 ,David Sobral 36 ,37 ,Mauro Stefanon 38 ,39 ,Sandro Tacchella ORCID: orcid.org/0000-0002-8224-4505 40 ,41 ,Sune Toft ORCID: orcid.org/0000-0003-3631-7176 6 ,7 ,Alberto Torralba ORCID: orcid.org/0000-0001-5586-6950 2 ,Pieter van Dokkum ORCID: orcid.org/0000-0002-8282-9888 32 ,Arjen van der Wel ORCID: orcid.org/0000-0002-5027-0135 42 ,Marta Volonteri 12 ,Fabian Walter 4 ,Bingjie Wang ORCID: orcid.org/0000-0001-9269-5046 27 ,28 ,29 ,Darach Watson ORCID: orcid.org/0000-0002-4465-8264 6 ,7 & … Katherine Whitaker ORCID: orcid.org/0000-0001-7160-3632 6 ,43 自然杂志第656卷,第329–333页 (2026) 引用此文章 摘要 在宇宙时间的前7亿年内形成十亿太阳质量黑洞的物理过程,称为宇宙黎明期,仍然是一个谜 1 。已有几种理论场景被提出以播种和快速生长黑洞 2 ,3 ,4 ,但直接观察这些机制仍然困难重重。我们在大爆炸后660百万年处展示了一个具有独特特性的源:在任何红移下报告的最大氢巴尔末跃迁之一,广泛的多峰Hβ发射,以及在多重跃迁中的巴尔末线吸收。我们将这个源建模为一个被包围的黑洞,其中巴尔末跃迁和吸收特征是由于极其致密、湍流气体在超大质量黑洞周围形成无尘包络 5 ,6 。这个源可能提供了一个早期黑洞嵌入于致密气体中的证据——这种理论构型被提出能通过超爱ddington吸积快速生长黑洞 7 ,8 。来自黑洞的辐射似乎主导了几乎所有观察到的光,留有有限的空间供其宿主星系的贡献。如果这个源与其更亮的邻居合并,它将类似于最近发现的‘小红点’,其光谱能量分布令人困惑 9 ,10 ,11 。黑洞的红色是由于气体而非尘埃 12 ,13 ,而散射而不是动力学导致复杂的线形状和亮度——因此这些源的黑洞质量可能被高估几个数量级。 主要内容 我们最近使用JWST的NIRSpec仪器观察了MoM-BH*-1,作为“幻影或奇迹”(MoM)JWST项目(GO-5224)的一部分。MoM-BH*-1被选为光谱后续的高优先级目标,基于其在超深层调查(UDS)外星场的NIRCam图像中的引人注目的外观 14 。它在这个大约250弧分之2的场(F277W-F356W > 2.5 mag)中脱颖而出,作为最红的源,显著明亮(F444W = 25.4 mag)且在>3 μm的光谱中解析不清,而在短波长下似乎消失(F200W > 28.5 at 3 σ ; 图1a)。图1:MoM-BH*-1的JWST成像和光谱数据。a,NIRCam和MIRI在0.9–18 μm范围内对MoM-BH*-1的3 × 3″图像。该源是点状的,仅在F356W、F444W和F770W波段中被检测到(>3 σ),在蓝色波段中显然消失。b,NIRSpec棱镜光谱(深蓝色)显示……

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