簡(jiǎn)介：近日科學(xué)家發(fā)表聲明稱觀測(cè)到了迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老同時(shí)也是最大質(zhì)量的黑洞，該黑洞位于類星體中心，自大爆炸后6.7億年形成，其質(zhì)量之大令科學(xué)家們非常費(fèi)解。

自宇宙誕生之日起，第一束光歷經(jīng)了幾百萬年才照耀進(jìn)來。第一代星球逐漸成形，而古老的星系們也隨之而來。在這些星系的中心，氣體和塵埃圍繞著超重黑洞盤旋，逐漸形成了整個(gè)宇宙中最亮的天體——類星體。

類星體讓我們得以一窺宇宙的起源，科學(xué)家們則借助望遠(yuǎn)鏡追溯了這些宇宙猛獸的過往。

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最近，研究團(tuán)隊(duì)宣布發(fā)現(xiàn)了迄今為止觀測(cè)到最遠(yuǎn)的類星體，可追溯到宇宙大爆炸后6.7億年前。同時(shí)發(fā)現(xiàn)的還有迄今為止觀測(cè)到的最古老的黑洞。但這個(gè)黑洞的“高壽”還不是其最引人注意的特點(diǎn)，最令人驚嘆的是它的超大質(zhì)量。而科學(xué)家們也無法解釋它是如何“生長(zhǎng)”到如此巨大的。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是在美國天文學(xué)會(huì)周二的第237次會(huì)議上公布的，詳細(xì)信息則刊登在《天體物理學(xué)期刊快報(bào)》出版的一項(xiàng)研究中。

背景——類星體于20世紀(jì)60年代被首次發(fā)現(xiàn)，之所以稱之為“類星體”是因?yàn)樗麄冾愃坪阈?。單個(gè)類星體釋放出的亮光相當(dāng)于萬億顆恒星發(fā)出的光，且類星體的體積遠(yuǎn)大于太陽系的體積

科學(xué)家認(rèn)為銀河系中有大量的氣體和灰塵，這些氣體和灰塵的中心是黑洞，類星體就來自這個(gè)黑洞，黑洞吞食周圍的物質(zhì)，形成吸積盤，吸積盤由黑洞吞食的過熱物質(zhì)組成。

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由于能量過高，類星體常常向銀河系發(fā)射出亮光。

最新消息——科學(xué)家們希望通過這些古老的類星體，能探尋出早期宇宙的真實(shí)情況。此外，科學(xué)家們還希望借助類星體能夠進(jìn)一步研究銀河系和中心黑洞之間的關(guān)系。

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美國亞利桑那大學(xué)的一支科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了迄今為止最遠(yuǎn)的類星體，距離地球130.3億光年。這表明，宇宙6.7億歲時(shí)，類星體就已經(jīng)出現(xiàn)了。（天文學(xué)家認(rèn)為現(xiàn)在宇宙已經(jīng)1.38百億歲，類星體出現(xiàn)時(shí)，宇宙只有現(xiàn)在的五分之一歲。）

概念圖：類星體J0313-1806及其中心超大質(zhì)量黑洞 圖源：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

類星體J0313-1806比太陽亮超過十萬億倍，其能量是銀河系能量的1000倍。

類星體的核心是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，該黑洞的質(zhì)量相當(dāng)于16億個(gè)太陽。銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞也只相當(dāng)于0.1367億個(gè)太陽，類星體還真是個(gè)巨無霸。

最近的研究數(shù)據(jù)也表明，類星體會(huì)產(chǎn)生一股超高溫氣體，這股氣體會(huì)以高速風(fēng)的形式從黑洞周圍流出，流出的速度為三分之一光速。

尚未可知：超大質(zhì)量黑洞是如何在宇宙初期形成的，又是如何膨脹至此。換言之，黑洞怎么有時(shí)間吞食這么多物質(zhì)？

美國亞利桑那大學(xué)Hubble Fellow 獲獎(jiǎng)?wù)?，新論文的第一作者，王飛格，曾在演講中提到：“早期重恒星產(chǎn)生的黑洞在短短幾億年的時(shí)間里很難形成如此巨大的體積?！?/p>

科學(xué)家們認(rèn)為黑洞是在某顆重恒星，也就是爆發(fā)性超新星滅亡后產(chǎn)生的，或是通過吞食銀河系內(nèi)部第一代恒星產(chǎn)生的。而隨著時(shí)間的推移，黑洞仍在繼續(xù)吞食周圍的物質(zhì)。

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新的研究表明，如果黑洞早在大爆炸后的一億年就形成并快速膨脹，那么它現(xiàn)在應(yīng)該相當(dāng)于10,000個(gè)太陽的質(zhì)量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于如今的16億個(gè)太陽的質(zhì)量。

本研究的合著作者，樊曉輝教授，執(zhí)教于亞利桑那大學(xué)天文學(xué)系，曾在一次演講中提到：“黑洞一定是源于某一種特殊機(jī)制?！彼€說道：“在本研究中，大量的原始冷氫氣形成了初代的黑洞?！?/p>

除了超大體積，黑洞每年仍在繼續(xù)吞食質(zhì)量相當(dāng)于25個(gè)太陽的物質(zhì)。科學(xué)家們認(rèn)為，因?yàn)楹诙赐淌沉诵律阈浅霈F(xiàn)的所有氣體和必備物質(zhì)，所以這種體積的超大質(zhì)量黑洞在早期宇宙是導(dǎo)致古銀河系不再產(chǎn)生新生恒星的主要原因。

接下來——在宇宙早期，由于黑洞與寄主星系之間的關(guān)系不穩(wěn)定，導(dǎo)致科學(xué)家們很難研究星系的形成及發(fā)展過程，以及超大質(zhì)量黑洞在此過程中的影響。

NASA的詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡將于2021年10月31日發(fā)射升空，研究人員希望能夠借此進(jìn)一步觀測(cè)這顆類星體，并尋找到早期宇宙中更多的類星體。

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摘要：類星體是研究超大質(zhì)量黑洞形成過程以及宇宙再電離的唯一途徑。盡管科學(xué)家們作出了大量的努力，但是目前為止只發(fā)現(xiàn)了兩顆類星體紅移（z）大于等于7.5，在選擇類星體時(shí)同時(shí)考慮到其低密度空間和高污染率。J03131806號(hào)類星體，紅移（Z）=7.642，是目前已知的距離地球最遠(yuǎn)的類星體，其熱光度為3.6×1013L。深度光譜觀測(cè)顯示這顆類星體內(nèi)有一個(gè)質(zhì)量為(1.6±0.4)×109M的黑洞。大爆炸后僅6.7億年就出現(xiàn)如此體積巨大的超大質(zhì)量黑洞，這不符合傳統(tǒng)理論中超大質(zhì)量黑洞的膨脹模式。

此外，類星體光譜顯示出明顯的寬吸收線（BAL）有：CIV和SiIV，其最大速度接近20%光速。BAL的特征，以及藍(lán)移CIV發(fā)射譜線證明有強(qiáng)活動(dòng)星系核（AGN）流出。ALMA observations通過探測(cè)類星體宿主星系的粉塵連續(xù)體和CII排放，得出了精確的紅移，為7.6423±0.0013，據(jù)此，他們認(rèn)為類星體位于一個(gè)存在大量恒星的星系，其恒星形成率為200 M yr1，灰塵質(zhì)量為7×107 M。根據(jù)再電離時(shí)代的觀測(cè)，在早期大質(zhì)量星系擴(kuò)大的過程中，寬吸收線（BAL）類星體將成為研究活動(dòng)星系核的影響的重要工具。

BY: inverse

FY: 曙月

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