（神秘的地球）据美国国家航空航天局：随着美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据公开，研究人员在其档案中寻找被忽视的宇宙奇观。在检查COSMOS网络调查的图像时，耶鲁大学的Pieter van Dokkum和哥本哈根大学的Gabriel Brammer这两名研究人员发现了一个不寻常的物体，他们称之为无限星系。
它显示了一个非常不寻常的形状，由两个非常紧凑的红色原子核组成，每个原子核都被一个环包围，使其具有无限符号的形状。该团队认为，它是由两个盘状星系的正面碰撞形成的。后续观测表明，无限星系拥有一个活跃的超大质量黑洞。非常不寻常的是，黑洞位于两个原子核之间，在广阔的气体中。该团队提出，黑洞是通过气体云的直接坍缩形成的，这一过程可能解释了韦伯在早期宇宙中发现的一些质量惊人的黑洞。
无限星系是两个螺旋星系碰撞的结果，由两个恒星环组成（在右上角和左下角被视为椭圆形）。螺旋星系的两个核在环内以黄色表示。在两个星系之间被剥夺电子的发光氢呈现绿色。天文学家已经探测到一个100万太阳质量的黑洞，它似乎嵌入了这一大片电离气体中。他们认为，黑洞可能是通过一种称为直接坍缩的过程在那里形成的。这张来自美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的NIRCam（近红外相机）的图像表示0.9微米的光为蓝色（F090W），1.15和1.5微米为绿色（F115W+F150W），2.0微米为红色（F200W）。来源：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、STScI、P.van Dokkum（耶鲁大学）
在这里，Pieter van Dokkum是一篇同行评审论文的主要作者，该论文描述了他们的初步发现和后续韦伯观测的首席研究员，他解释了为什么这个物体可能是形成黑洞的新方法的最佳证据。
“这个星系的一切都很不寻常。它不仅看起来很奇怪，而且还有一个超大质量黑洞，它正在吸入大量物质。最令人惊讶的是，这个黑洞不在两个核中的任何一个核内，而是在中间。我们问自己：我们如何理解这一点？”？
“发现一个不在大质量星系核心的黑洞本身就很不寻常，但更不寻常的是它是如何到达那里的。它可能不仅仅到达那里，而是在那里形成的。而且是最近。换句话说，我们认为我们正在见证一个超大质量黑洞的诞生——这是以前从未见过的。
“超大质量黑洞是如何形成的是一个长期存在的问题。有两种主要理论，称为‘轻种子’和‘重种子’。在轻种子理论中，你从恒星核心坍缩、恒星爆炸成超新星时形成的小黑洞开始。这可能会导致一个重达约1000个太阳的黑洞。你在一个小空间里形成了很多黑洞，随着时间的推移，它们会合并成一个质量大得多的黑洞。问题是，合并过程需要时间，韦伯在宇宙的早期就发现了质量大得令人难以置信的黑洞——对于这个过程来说，解释它们可能还为时过早。”。
“第二种可能性是重种子理论，其中一个更大的黑洞，可能是我们太阳质量的一百万倍，直接由一个大型气体云的坍缩形成。你会立即形成一个巨大的黑洞，所以速度要快得多。然而，从气体云中形成黑洞的问题是，气体云在坍缩时喜欢形成恒星，而不是黑洞，所以你必须找到一些方法来防止这种情况。目前尚不清楚这种直接坍缩过程在实践中是否可行。
“通过查看无限星系的数据，我们认为我们已经拼凑出一个故事，说明这是如何发生的。两个盘状星系碰撞，形成了我们看到的恒星的环形结构。在碰撞过程中，这两个星系内的气体会冲击和压缩。这种压缩可能只足以形成一个密集的结，然后坍缩成一个黑洞。
“这方面有相当多的间接证据。我们观察到超大质量黑洞周围有大量电离气体，特别是被剥夺电子的氢气，就在两个核之间的中间。我们也知道黑洞正在活跃地增长——我们在NASA钱德拉X射线天文台的X射线和超大阵列的无线电中看到了这一点的证据。然而，问题是，它是在那里形成的吗？”？
这张来自美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜NIRCam的无限星系图像与来自甚大阵列射电望远镜的数据等高线图重叠。无线电发射的中心精确点与星系两个核之间红外线中检测到的发光气体的中心完美对齐。对超大质量黑洞无线电发射的探测为研究人员提供了有关该物体能量的信息，特别是它如何吸引周围物质的信息。来源：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、STScI、VLA、P.van Dokkum（耶鲁大学）
“我想到了另外两种可能性。首先，它可能是一个从星系中弹出的失控黑洞，恰好穿过。其次，它可能在天空中同一位置的第三个星系的中心是一个黑洞。如果它在第三个银河系中，我们预计会看到周围的星系，除非它是一个微弱的矮星系。然而，矮星系并不倾向于拥有巨大的黑洞。
“如果黑洞是失控的，或者它位于一个无关的星系中，我们预计它的速度与无限星系中的气体有很大不同。我们意识到这将是我们的测试——测量气体的速度和黑洞的速度，并进行比较。如果速度接近，可能在每秒30英里（每秒50公里）以内，那么很难说黑洞不是由这种气体形成的。
“我们申请并获得了主任的自由裁量时间，与韦布一起跟踪这一目标，我们的初步结果令人兴奋。首先，两个核之间电离气体的扩展分布得到了证实。其次，黑洞漂亮地位于周围气体速度分布的中间——就像它在那里形成时所预期的那样。这是我们追求的关键结果！”！
“第三，作为一个意外的收获，事实证明两个星系核都有一个活动的超大质量黑洞。因此，这个系统有三个已确认的活动黑洞：两个星系原子核中的两个非常大的黑洞，以及它们之间可能在那里形成的一个黑洞。
“我们不能肯定地说我们发现了一个直接坍缩的黑洞。但我们可以说，这些新数据加强了我们看到一个新生黑洞的证据，同时消除了一些相互矛盾的解释。我们将继续仔细研究这些数据并调查这些可能性。”
关于作者
Pieter van Dokkum是耶鲁大学天文学和物理学教授。他是一篇关于无限星系的论文的主要作者，该论文已被《天体物理学杂志快报》接受发表，也是韦伯主任自主项目9327的首席研究员。
编者按：这篇文章重点介绍了同行评审的结果和韦伯科学正在进行的数据，这些数据尚未经过同行评审过程。
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