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    史上最远类星体! 不想了解一下么?

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      🌾袁隆平

      亚利桑那大学的一个国际天文学家研究团队,发现了观测史上迄今为止最遥远的类星体——一个距离地球131亿光年远的宇宙级怪物,由一个超大质量黑洞提供动力,其质量比太阳大16亿倍,比我们的整个银河系亮1000倍。

      而我们的宇宙仅在诞生的约6亿7000万年里,就能够存在如此巨大的星系和巨大的黑洞。那么这些天体是如何在短时间内形成的,就成为了我们此次发现天文学上更深的谜团。

      类星体J0313-1806的构想图。

      图片来源:NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

      一般来说在星系的中心都会存在着非常巨大的黑洞。这些超级黑洞大量地吸引着周围的物质,在黑洞周围形成气体圆盘(吸积盘)。由于黑洞吸引的大量物质的能量被带入了吸积盘,吸积盘变得非常高温,将大量的能量作为电磁波释放出来。我们把比母体星系本身更为明亮的星系中心核称之为“活动星系核”,而其中最明亮的天体就是“类星体”。因为是极其明亮的天体,即使在非常遥远的宇宙也能被观测到。

      这次发现的类星体被称为J0313-1806。我们通过阿尔玛望远镜的观测,可以精确测量到这个类星体的距离(光行距离:光前进的路程的长度)。这次的发现,将3年前更新的类星体的最远记录再次刷新了2000万光年左右。J0313-1806中心的黑洞的质量估计是太阳质量的16亿倍,这也是以前能够观测到的最远类星体中心黑洞质量的2倍。

      “这是超大质量黑洞如何影响其周围星系的最早证据,”研究团队负责人王飞格说,“通过对距离较近的星系的观察,我们知道超级黑洞是如何影响星系的,但是在如此早期的宇宙中捕捉到,这还是第一次。”

      从地球到J0313-1806的光行距离是131亿光年,这意味着我们看到的是131亿年前存在于宇宙中的类星体。131亿年前存在着质量为太阳16亿倍的超大黑洞,这一事实也为宇宙初期超大黑洞的形成机制提供了新的线索。根据研究人员的推测,如果按照理论模型来考虑这次黑洞的成长的话,宇宙诞生约1亿年后,质量为太阳1万倍的黑洞的“种子”是必要的。从超大黑洞的形成机制来看,虽然有着单个质量恒星爆炸成超新星后坍缩成黑洞,然后合并成更大的黑洞,或者密集的恒星团坍缩成一个巨大的黑洞的两种说法。但是研究小组认为,这两种情况都很难形成预想中的黑洞的“种子”。

      研究团队的成员樊晓晖(亚利桑那大学)推测说:“这个结果表示,黑洞的种子一定是由不同的机制形成的。从宇宙一开始就存在着的大量低温氢气云的挤压,可能直接创造了黑洞的种子。”

      通过ALMA望远镜的观测,我们还发现,围绕着超大黑洞的星系,以银河系200倍的速度孕育着恒星。“作为这个时代的银河,可以说是恒星形成比较活跃的星系。我们从而可以得知拥有超级黑洞的星系正在快速成长。”该论文作者杨锦怡说。

      从这个类星体中心的亮度来看,超大黑洞每年的吞噬相当于25个太阳的物质。随着释放的能量,被电离的气体从银河中心剧烈地喷发出来。流出的气体的速度达到了光速的20%。如此剧烈的气体喷射,可以认为银河中恒星的形成终将迎来终结。因为气体是恒星的材料。

      “星系在某个时间点停止孕育恒星,可能是受到了超大黑洞的影响。我们知道再过一段时间,恒星的形成就会停止,但我们并不知道这是从宇宙初期的何时开始的。这个类星体告诉我们,恒星的形成停止可能在宇宙历史的最早期就开始了。 ”研究成员范晓辉说。如果气体消失,黑洞的“食物”也会消失,黑洞的成长也会停止。

      这次观测除ALMA望远镜外,天文学家还使用了位于智利的Gemini South望远镜,6.5米的麦哲伦·巴德(Magellan Baade)望远镜,位于夏威夷的Gemini North望远镜和WM Keck天文台。

      天文学家计划继续使用地面和空间天文望远镜研究J0313-1806和其他类星体。

      本文根据美国国家射电天文台的新闻稿“Quasar Discovery Sets New Distance Record”编写而成。
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