天文学家们利用NASA的望远镜，发现了目前最遥远的黑洞，这个黑洞是在X射线中观测到的，它黑洞正处于一个从未见过的生长早期阶段，并且它的质量与其宿主星系的质量相当。这一发现揭示了宇宙中一些最早的超大质量黑洞是如何形成的。

一组研究人员通过结合来自NASA的“钱德拉”X射线天文台和“詹姆斯·韦伯”太空望远镜的数据，发现了这个在大爆炸后4.7亿年黑洞不断增长的迹象。这一发现表明，黑洞在宇宙早期阶段就存在并开始生长，对理解宇宙的形成和演化具有重要意义。

这个被发现的最遥远的黑洞位于距离地球35亿光年的星系团“阿贝尔2744”的方向上，是一个名为“UHZ1”的星系中的一部分。然而，根据韦伯太空望远镜的数据，这个星系比预期的要远得多，距离地球132亿光年，当时宇宙的年龄仅为现在的3%。这一发现挑战了我们对早期宇宙中星系和黑洞形成过程的理解。

在观测过程中，研究人员发现这个星系中存在强烈的、过热的、发射X射线的气体。这是黑洞不断增长的迹象，因为黑洞周围的物质会因引力作用而旋转并聚集在黑洞周围，形成一个盘状结构，被称为吸积盘。当物质落入黑洞时，会释放出大量的能量，形成高能X射线或伽马射线，这些辐射可以被地球上的望远镜探测到。

这一发现对于理解一些超大质量黑洞如何在大爆炸后不久达到巨大质量非常重要。这些黑洞是否直接由巨大的气体云塌陷形成，从而形成质量约为10,000到100,000个太阳的黑洞？或者它们是否来自第一批恒星的爆炸，这些恒星的爆炸产生了重量仅在10到100个太阳之间的黑洞？这是科学家们需要进一步研究的问题。

“黑洞一旦形成，其生长速度就受到物理限制，但那些天生质量较大的黑洞就拥有了先机。这就像种植一棵树苗，它比想象中的树苗长成一棵大树所需的时间要少。你从一粒种子开始，”普林斯顿大学的安迪·古尔丁说。古尔丁是《自然天文学》论文的合著者，也是《天体物理学杂志快报》上一篇新论文的主要作者，该论文使用韦伯光谱报告了星系的距离和质量。

博格丹的团队通过钱德拉X射线天文台的观测数据发现了强有力的证据，证明新发现的黑洞诞生时质量很大。根据X射线的亮度和能量，它的质量估计在10到1亿个太阳之间。这个质量范围与其所在星系中所有恒星的质量范围相似，这与附近宇宙中星系中心的黑洞形成鲜明对比，这些黑洞通常只包含其质量的十分之一左右。这表明这个黑洞在其所在星系的形成过程中扮演了重要角色。

黑洞年轻时的巨大质量以及它产生的X射线数量和韦伯太空望远镜探测到的星系亮度都与耶鲁大学合著者Priyamvada Natarajan在2017年的理论预测一致。她当时预测了“巨大的气体云塌陷直接形成的‘特大黑洞’”。纳塔拉詹说：“我们认为这是首次发现‘特大黑洞’，也是迄今为止获得的最好的证据，证明一些黑洞是由巨大的气体云形成的。”“我们第一次看到一个短暂的阶段，其中一个超大质量黑洞在落后之前其重量与银河系中的恒星一样重。”这一发现对于理解宇宙中黑洞的形成和演化具有重要意义。

研究人员计划利用这一结果和其他韦伯的数据以及结合其他望远镜的观测结果来进一步探索早期宇宙中的星系和黑洞。美国宇航局的哈勃太空望远镜之前观测到的来自遥远星系的光被中间星系团中的物质高度放大，这为描述的韦伯和钱德拉观测提供了部分动机。这些发现将有助于我们更好地理解宇宙的形成和演化过程。