云南天文臺2.4米望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)遙遠(yuǎn)宇宙中發(fā)光本領(lǐng)最大的類星體
2月26日出版的Nature?雜志?(Nature?2015, 518, 512-515)?發(fā)表由北京大學(xué)教授吳學(xué)兵領(lǐng)導(dǎo)的、中國科學(xué)院云南天文臺助理研究員易衛(wèi)敏(主要負(fù)責(zé)云南天文臺2.4米望遠(yuǎn)鏡的觀測)等參加的國際合作團(tuán)隊完成的一項關(guān)于早期宇宙的重要研究成果。該團(tuán)隊在2014年元旦前后,使用云南天文臺的麗江2.4米光學(xué)望遠(yuǎn)鏡觀測發(fā)現(xiàn)了遙遠(yuǎn)宇宙中迄今為止光度(即發(fā)光本領(lǐng))最大的類星體。該類星體距離地球128億光年(紅移為6.3),形成于宇宙誕生后的10億年之內(nèi),其光度是太陽光度的430萬億倍,比其它高紅移類星體的光度都大,比目前已知的距離最遠(yuǎn)的類星體(離地球130億光年)還大7倍(見附圖)。隨后該團(tuán)隊利用國外多臺6-8米級望遠(yuǎn)鏡獲得了該類星體更高質(zhì)量的光學(xué)和紅外光譜,根據(jù)紅外光譜估計出該類星體中心的黑洞質(zhì)量約為120億個太陽質(zhì)量,比其它高紅移類星體的黑洞質(zhì)量都大。因此,新發(fā)現(xiàn)的這個類星體是目前已知的高紅移類星體中光度最高、黑洞質(zhì)量最大的類星體,對宇宙早期的星系形成、星系與其中心黑洞的共同演化等研究提出了新挑戰(zhàn)。Nature?雜志為此作了題為“年輕黑洞井噴式的快速成長”(Young black hole had monstrous growth spurt)的新聞發(fā)布,并邀請德國馬普天文研究所的Bram Venemans博士在同期雜志的新聞與評述(News & Views)中專門撰寫題為《年輕宇宙里的巨獸》(A giant in the young universe)的文章介紹了這一發(fā)現(xiàn)。著名天文學(xué)家、中國科學(xué)院院士陳建生認(rèn)為這一工作“基于中國的中小天文設(shè)備發(fā)現(xiàn)了迄今為止遙遠(yuǎn)宇宙中的最亮天體,可喜可賀。”?
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類星體是一種活動星系核,是上世紀(jì)60年代天文學(xué)的四大發(fā)現(xiàn)之一。類星體因其大小只跟太陽系的大小相當(dāng),但光度卻很高,比星系里所有恒星的光度總和大很多倍,甚至大幾個量級,以及許多其它奇特性質(zhì),使得它至今一直是天文學(xué)領(lǐng)域的未解之謎,也是一種天然的極端物理實驗室。此外,由于光度高,處于宇宙深處也能被觀測到,因而類星體可以用來研究星系際介質(zhì)、宇宙學(xué)等。特別是高紅移類星體,它們對于研究早期宇宙中星系的形成與演化、超大質(zhì)量黑洞的形成和增長、宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的形成和演化、早期宇宙的再電離以及星系際介質(zhì)具有重要意義。但由于高紅移類星體的觀測發(fā)現(xiàn)比較困難,目前紅移大于5的類星體只有100多個,而紅移大于6的類星體只有40個左右,樣本非常小,導(dǎo)致對上述問題的研究存在很多不確定性。尋找和研究高紅移類星體是國際重大前沿研究課題。?
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2012年前,我國天文學(xué)家利用我國自己的望遠(yuǎn)鏡雖然也發(fā)現(xiàn)了不少類星體,但最高紅移只有3.3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國際水平。2011年底,麗江2.4米望遠(yuǎn)鏡的觀測研究平臺基本建成,具備了成像、測光、光譜觀測等功能,2012年元旦正式對外開放。2012年起,吳學(xué)兵領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊利用2.4米望遠(yuǎn)鏡的光譜觀測尋找高紅移類星體,不斷刷新我國發(fā)現(xiàn)類星體的紅移記錄。到目前為止,2.4米望遠(yuǎn)鏡共發(fā)現(xiàn)40多個高紅移類星體,其中紅移大于5的類星體25個,包括此次在Nature?雜志公布的一個紅移為6.3的極亮類星體,在國際上產(chǎn)生了較大的學(xué)術(shù)影響。?
