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研究人员发现宇宙中最早的超大质量黑洞和类星椿和恵体

天文学与空间 2022-06-22 00:01:07

作者哈里森·塔索夫,加州大学圣巴巴拉分校 类星体似乎只是研究人员数据中的一个点

信用:格非王等

几乎每个星系的中心都有一个怪物——一个超大质量黑洞,其大小是太阳的数百万到数十亿倍

虽然关于这些物体还有很多东西需要了解,但许多科学家认为它们对星系的形成和结构至关重要

更重要的是,其中一些黑洞特别活跃,当它们消耗周围的物质时,会将恒星、尘埃和气体搅成发光的吸积盘,向宇宙发出强大的辐射

这些类星体是天文学家所能看到的最遥远的天体之一,现在有一项新的记录,记录了迄今为止观测到的最远的一个

由加州大学圣巴巴拉分校前博士后学者·王带领的科学家团队,包括乔·亨纳维教授和现任博士后瑞卡多·南尼,宣布了迄今为止发现的最遥远的类星体J0313-1806的发现

从130多亿年前的样子来看,这个完全形成的遥远类星体也是迄今发现的最早的类星体,为天文学家提供了对早期宇宙中巨大星系形成的洞察

该团队的发现在2021年1月的美国天文学会会议上发布,并发表在《天体物理学杂志快报》上

类星体是宇宙中最有能量的物体

它们发生在超大质量黑洞周围过热吸积盘中的气体被无情地向内吸入,在电磁频谱中释放能量的时候

这释放了大量的电磁辐射,最大的例子轻而易举地盖过了整个星系

类星体J0313-1806位于130亿光年之外,在大爆炸后仅存在了6.9亿年

它是由已知最早的超大质量黑洞提供动力的,尽管它的形成很早,但重量仍超过1

是太阳质量的60亿倍

事实上,J0313-1806比现代银河系高出1000倍

“最遥远的类星体对于理解最早的黑洞是如何形成的以及理解宇宙再电离——我们宇宙的最后一次重大相变——至关重要,”合著者、亚利桑那大学天文学教授范晓辉说

在宇宙历史的早期就存在如此巨大的黑洞,对黑洞形成的理论提出了挑战

正如第一作者王(现为美国国家航空航天局哈勃太空望远镜在亚利桑那大学的研究员)所解释的那样:“由第一批大质量恒星形成的黑洞不可能在仅仅几亿年内就变得如此之大

" 该小组在梳理了大面积数字天空勘测的数据后,首次探测到了J0313-1806

新类星体的关键特征是在西半球获得的高质量光谱

M

克克天文台:“通过加利福尼亚大学的天文台,我们有特权使用莫纳基亚山顶上的克克望远镜,这使我们能够在其他望远镜确认这个物体是类星体后不久获得高质量的数据,”亨纳维说

除了称量巨型黑洞的重量,凯克天文台的观测还揭示了类星体以20%光速的高速风形式发出的异常快速的外流

亚利桑那大学史都华天文台的杨金义说:“如此极端的高速外流所释放的能量足以影响整个类星体宿主星系的恒星形成。”

拥有类星体的早期星系正在经历恒星形成的激增,产生新恒星的速度是现代银河系的200倍

该系统是已知的类星体雕刻其宿主星系生长的最早例子

这种强烈的恒星形成、发光类星体和高速外流相结合,使J0313-1806及其宿主星系成为了解早期宇宙中超质量黑洞及其宿主星系生长的有希望的自然实验室

“这将是研究最早超大质量黑洞形成的一个很好的目标,”王总结道

“我们还希望更多地了解类星体外流对其宿主星系的影响,以及了解早期宇宙中最大质量的星系是如何形成的

" 寻找这些遥远的类星体需要极其艰苦的工作,因为它们就像大海捞针

天文学家挖掘数十亿天体的数字图像,以寻找有希望的类星体候选者

“目前找到这些物体的成功率约为1%

在找到你的王子之前,你必须吻很多青蛙,”亨纳维说

Hennawi、王和Nanni正在开发机器学习工具来分析这些大数据,使寻找遥远类星体的过程更加高效

“在未来的几年里,欧洲航天局的欧几里德卫星和美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜将使我们能够在这个距离或更远的地方找到大约100个类星体,”亨纳维说

“有了这些物体的大量统计样本,我们将能够构建一个再电离时代的精确时间表,并为这些大质量黑洞的形成提供更多的线索

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