新浪新闻客户端

16亿倍太阳质量,距离130亿光年,科学家发现最远的超大质量黑洞

16亿倍太阳质量,距离130亿光年,科学家发现最远的超大质量黑洞
2021年05月10日 17:50 新浪网 作者 万物和光

  大多数星系中心都有一个超大质量黑洞,质量从百万至数十亿倍太阳质量不等。但也有少数星系的核心光度异常高,以至于科学家通过望远镜的各种波段都能观测到,故被称为活跃星系核(ANG)。而其中能量最强大、极度明亮的活跃星系核又被称为“类星体(quasar)”。简单来说,类星体比星系要小,感觉像恒星,但它释放的能量却是星系的千倍以上。同时,它也是人类观测到的最遥远的天体。

  

  发表于《天体物理学杂志快报》的一项研究报告称,美国亚利桑那大学的科学团队发现了迄今为止距离最遥远的类星体,距离地球130亿光年,大约诞生于宇宙大爆炸后的6.7亿年,被命名为“J0313-1806”。而它的发现,可能会对人类对黑洞和星系形成的理论提出挑战,或许也会改变人类早期宇宙的认识。

  

  研究人员先是通过望远镜发现了类星体“J0313-1806”中心的超大质量黑洞喷射出高热量的放射性气流,以光速的20%向地球吹来的证据。然后使用阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA)对其进行详细研究。

  观测结果表明,“J0313-1806”是迄今人类观测到最遥远的类星体,比过去认为最远的“J1342+0928”还要远2000万光年。此前“J1342+0928”确认为大约诞生在宇宙大爆炸后的6.9亿年,其中伴有的超大质量黑洞是8亿个太阳质量。但是“J0313-1806”刷新了这个记录,其伴有超大质量黑洞达到16亿个太阳质量。

  

  另外这个最远的类星体还有一个令人着迷的地方是,其恒星形成的速度约为每年200个太阳质量,被归类为所谓的星爆星系(starburst galaxy)。相比之下,银河系早期也能达到这样的速率,但现在银河系基本上每年产生的恒星只有一个太阳质量。

  为什么说“J0313-1806”挑战了黑洞和星系形成理论呢?

  现代宇宙论是基于爱因斯坦的研究成果而来,同时也依赖这个宇宙原则假设而推展。然而令人不解的是,天文学家发现宇宙早期,就已孕育出数个质量达太阳数十亿倍的超大质量黑洞,堪称宇宙学中最大谜团。

  

  团队以现代模型模拟了“J0313-1806”,结果显示,即使“J0313-1806”的超大质量黑洞在大爆炸之后大约1亿年形成并以建模所允许的速度增长,发现它形成时就是10000个太阳质量。也就是说现代模型不适用于“J0313-1806”,但适用于“J1342+0928”,这就很矛盾了。

  目前主要理论认为,黑洞是成熟的恒星死亡后坍塌形成,并靠吸取周遭气体与尘埃逐年缓慢增长。而类星体也是由超大质量黑洞驱动,但有些类星体的超大质量黑洞像是凭空产生。这些类星体诞生初期,其超大质量黑洞就迅速从十几个太阳大小变成了十几亿个太阳大小,这里彷佛有一道说不清道不楚的帘在笼罩着。

  

  研究共同作者、亚利桑那大学天文学家樊晓晖(Xiaohui Fan)教授提出一个解释:“J0313-1806”的黑洞的种子一定是由不同的机制形成的,它不需要成熟的恒星作为原材料,类星体中的大量原始冷氢气体直接塌陷到黑洞种子中,并为超大质量黑洞提供充足‘食物’,这是在这么短的时间内达到这种大小的唯一途径。

  

  同时他认为,类星体的超大质量黑洞是造成许多大星系在某个时刻停止形成恒星的原因。超大质量黑洞喷发的高热放射性气流如同一股热风,将通常聚集在一起形成新恒星的物质通通吹走,阻碍了其它新恒星的发展。而数十年来,天文学家都知道似乎有一个物理过程在阻止大型星系中恒星的形成,但不知何原因,或许超大质量黑洞的喷发就是这个未知原因。

特别声明:以上文章内容仅代表作者本人观点,不代表新浪网观点或立场。如有关于作品内容、版权或其它问题请于作品发表后的30日内与新浪网联系。
权利保护声明页/Notice to Right Holders

举报邮箱:jubao@vip.sina.com

Copyright © 1996-2024 SINA Corporation

All Rights Reserved 新浪公司 版权所有