几乎每个星系内都有一个超大质量黑洞。这本身就意味着两者之间存在某种形成性的联系。我们还观察到星系内的气体和尘埃如何驱动星系黑洞的生长，以及黑洞的动力学如何根据黑洞的活跃程度驱动或阻碍恒星的形成。但天文学家仍然知之甚少的一个领域是星系及其黑洞在早期宇宙中如何相互作用。黑洞推动了星系的形成，还是早期星系促进了黑洞的生长?最近的一项研究表明，两者齐头并进。
观察早期宇宙中黑洞和星系的复杂动力学是很困难的，但研究它们的一种方法是将星系黑洞的质量与其星系中所有恒星的质量进行比较。这可以表示为比率 M BH / M *以查看它如何随时间变化。这意味着要在红移不断增加的情况下测量这个比率，因为红移越大，星系就越年轻。
在这项研究中，研究小组观察了通过 X 射线观测发现的 61 个具有活动星系核 (AGN) 的星系。活动星系核的光度让我们了解黑洞的质量。然后，他们添加了来自 COSMOS-Web 和 PRIMER 巡天的 JWST 对这些星系的观测结果。从这些数据中，他们可以获得星系的红外光度，从而确定它们的恒星总质量。
他们观测到的星系红移在 z = 0.7 和 z = 2.5 之间，这意味着这些星系看起来就像 60 亿到 110 亿年前的样子。他们发现星系和黑洞是齐头并进的。随着星系质量的增加，黑洞的质量也会增加。这种关系是非常粗略的线性关系，尽管该比率在红移较高时稍微有利于黑洞。对于数学极客来说，团队发现比率变化为 M BH / M * = (1 + z) 0.37。这意味着黑洞的生长速度比星系稍慢。
不幸的是，这个结果的不确定性相当大。需要更多的观察，特别是在较高的红移端，才能更精确地确定这种关系。但在未来几年，天文学家应该能够收集这些数据。这项研究表明，星系及其黑洞在数十亿年中以相似的速度增长。未来的研究将帮助我们理解它们之间更微妙的联系。
参考文献： Tanaka、Takumi S. 等人。“通过 COSMOS-Web NIRCam 图像的分解， M BH -M *关系达到 z = 2。 ” arXiv 预印本arXiv:2401.13742 (2024)。