发现至今最古老的超大质量黑洞,科学家:有未知机制参与形成
首图来源:卡内基科学研究所
当宇宙的年纪还只是个蹒跚学步的小孩时,天文学家却发现了一个不该存在的超大质量黑洞成形!这可能会挑战我们对早期宇宙和黑洞形成的理解,至少科学家目前相信其中一定还有个未知机制参与作用。
距离地球约 130 亿光年的遥远宇宙深处,一个包括卡内基科学研究所(CIS)、麻省理工学院等天文学家在内的国际天文小组发现迄今为止已知最遥远、最让人难以置信的超大质量黑洞,它位于一个明亮类星体 ULAS J1342 + 0928 中心,质量高达太阳质量的 8 亿倍。
卡内基科学研究所天体物理学家爱德华多·巴纳多斯(Eduardo Ba?ados)说:“要在宇宙大爆炸后不到 6.9 亿年的时间内聚集 8 亿倍太阳的质量几乎是不可能的任务,即使在最乐观慷慨的估计下也不可能。”
这表明有另一个完全未知的机制正同时发生,该黑洞形成之际正是宇宙准备绽放光明的时候。《BBC》2015 年报导,欧洲太空总署(ESA)利用普朗克望远镜观测资料总结,第一代恒星约在大爆炸后 5 亿 6 千万年开始照耀宇宙,在此之前,宇宙长时间被中性氢原子所支配。宇宙在退耦(见文末注释)发生之前呈现不透明或“大雾”的状态,虽然有光,但不能透过望远镜看见,只有随着越来越多恒星、星系形成,产生足够辐射再电离中性氢,让光子可以在太空中自由行进,宇宙方变得透明。
在宇宙年表上,这关键时刻被称为再电离时期(Epoch of Reionization,EOR),是划分宇宙黑暗和光明的分水岭。但事实上,科学家也没有很确定从黑暗时代转变至光明时代的时间点,只能推估大致范围落在大爆炸后 5~10 亿年间。
(Source:卡内基科学研究所)
现在团队发现这个类星体周围的大部分氢原子还是中性,而等超大质量黑洞形成时,周围环境由大约 50% 的电离氢和 50% 的中性氢组成,也就是说,这个类星体应于再电离时期中形成。
研究类星体将能告诉我们宇宙如何演化,类星体被认为是宇宙中最亮的物体之一,天文学家透过红外线或近红外光研究类星体距离我们究竟有多遥远,爱德华多·巴纳多斯更估计,最遥远的宇宙深处里也只有 20~100 个类星体,天文学家推测,这个时期的宇宙可能具备一些我们还不知道的条件,允许质量达太阳质量 10 万倍以上的超大黑洞产生。研究发布在《自然》期刊。
注:宇宙学中,退耦指各种粒子彼此脱离热平衡的时期。
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