天文学家利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）发现了一个 "极红 "的超大质量黑洞，它生长在阴暗的早期宇宙中。这个黑洞的质量是太阳的 4000 万倍，它被一层厚厚的气体和尘埃包裹着，使它的光线发生了强烈的红移。这是一种由于宇宙膨胀而导致光线波长变长的现象，类似于火车驶离时发出的声音变低的效果。这个黑洞的红移值是 10.4，这意味着它的光线波长被拉长了 11.4 倍，从可见光变成了红外光。这也意味着，我们看到的这个黑洞是在宇宙大爆炸后大约 7 亿年的样子，当时宇宙还处于一个黑暗而混沌的状态。
这个黑洞的发现是 JWST 的首次科学成果之一，也是 UNCOVER 计划的一部分。UNCOVER 计划是一个国际合作项目，旨在利用 JWST 的强大的红外观测能力，探索宇宙的最早期，揭示宇宙中第一批恒星和星系的形成和演化过程。这个黑洞是 JWST 在 UNCOVER 计划中发现的三个极红类星体之一，也是其中最明亮的一个。类星体是一种由超大质量黑洞驱动的强烈辐射源，它们是宇宙中最亮的天体之一，甚至可以超过其周围星系中所有恒星的光的总和。
这个黑洞的存在和特征给天文学家带来了一些难题和挑战。首先，它的质量之大出乎意料。按照目前的理论，黑洞是由坍缩的恒星或星系形成的，它们的质量通常不会超过太阳的几百万倍。然而，这个黑洞的质量却是太阳的 4000 万倍，这意味着它必须在宇宙的早期经历了极快的生长。研究小组估计，这个黑洞每年要吞噬相当于太阳质量的 1000 倍的物质，才能达到这样的规模。这些物质主要来自于黑洞周围的一个由气体和尘埃组成的旋转圆盘，称为吸积盘。当物质落入黑洞时，会释放出巨大的能量，使吸积盘发光。这就是类星体的光源所在。
然而，这种快速的吸积过程也会产生一些副作用，比如强烈的辐射压力和磁场效应，这些效果会抵消黑洞的引力，从而限制物质的流入。因此，天文学家还不清楚，这个黑洞是如何克服这些阻力，实现如此惊人的生长速度的。可能的解释是，这个黑洞所在的星系处于一个特殊的环境中，它周围有大量的冷气体，可以不断地为黑洞提供 “食物”。另一种可能是，这个黑洞是由一个更大的原始黑洞演化而来的，这种原始黑洞是在宇宙的最初阶段由密度波动形成的，它们的质量可能比恒星形成的黑洞要大得多。
其次，这个黑洞的颜色之红也令人费解。虽然宇宙膨胀会导致光线红移，但这个黑洞的红移值远远超过了其他类星体的平均水平。这表明，这个黑洞不仅受到宇宙膨胀的影响，还受到了其他因素的作用，使它的光线更加偏向红色。研究小组认为，这个因素可能是黑洞周围的气体和尘埃的遮挡。这些气体和尘埃可以吸收和散射光线，使光线的波长变长，从而增加了红移的效果。这也解释了为什么这个黑洞在 JWST 的数据中只呈现出一个小点的样子，因为它的大部分光线都被遮住了。这种遮挡现象在早期宇宙中可能比较常见，因为当时的星系中含有更多的气体和尘埃，这些物质可以为黑洞的生长提供条件，同时也会影响黑洞的观测。
如果没有阿尔伯特-爱因斯坦在 1915 年预言的一种奇妙的效应，即使是 JWST 强大的红外望远镜也无法看到这颗早期类星体。这种效应就是引力透镜，它是由于有质量的物体会扭曲时空而产生的。当一个遥远的光源（比如类星体）和一个靠近我们的物体（比如星系团）之间形成一条直线时，靠近我们的物体就会像一个透镜一样，折射和放大遥远光源的光线，使我们能够看到更多的细节。这就像我们用放大镜观察微小的物体一样，只不过这里的放大镜是由引力场构成的。
在这种情况下，JWST 利用一个名为 Abell 2744 的星系团作为前景透镜体，放大来自背景星系的光，否则这些星系就太遥远而无法看到。这就揭示了他们锁定的极红类星体，最初是以三个红点的形式出现的。这三个红点其实是同一个类星体的多个图像，因为引力透镜会导致光线的分裂和重复。通过对这三个图像的位置和亮度的测量，研究小组可以重建出类星体的真实形态和性质，包括它的质量、大小、温度和红移。
"当 JWST 开始发送第一批数据时，我们感到非常兴奋。我们当时正在扫描为 UNCOVER 计划发送的数据，三个非常小巧但却绽放红光的天体非常显眼，吸引了我们的目光，"内盖夫本古里安大学的卢卡斯-富塔克和阿迪-齐特林领导的天文小组在一份声明中说，“它们的’红点’外观立刻让我们怀疑这是类星体。”
这个超大质量黑洞的发现不仅展示了 JWST 的观测能力，也为我们理解宇宙的起源和演化提供了重要的线索。这个黑洞所处的时代是宇宙历史上的一个关键阶段，称为再电离时期。在这个时期，宇宙中的第一批恒星和星系开始形成，它们发出的强烈的紫外线辐射使宇宙中的氢原子从中性状态转变为电离状态，从而改变了宇宙的透明度和结构。这个黑洞可能是这个过程的重要参与者之一，因为它也会发出大量的紫外线辐射，影响周围的气体和星系的演化。
这个黑洞还可能是宇宙中最早的超大质量黑洞之一，它们的形成机制和演化历史还不清楚。这些黑洞可能是由原始黑洞、恒星坍缩或星系合并等不同的途径产生的，它们可能对宇宙的物质分布和能量传输有重要的影响。通过对这个黑洞的进一步观测和分析，我们可能能够揭开它的起源和成长的秘密，从而为解决超大质量黑洞的谜团提供线索。
"这个黑洞的发现是 JWST 的一个重大突破，它展示了 JWST 在探索宇宙的最早期有着无与伦比的优势，"美国宇航局的 JWST 项目科学家杰夫-卡多克在声明中说，“我们期待 JWST 在未来的观测中发现更多的类星体和其他奇妙的天体，为我们揭示宇宙的起源和演化提供更多的信息和启示。”
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