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天文学家从早橘梓期宇宙中发现“怪物”类星体

天文学与空间 2022-01-18 00:01:08

作者丹尼尔·斯托尔特,亚利桑那大学 艺术家对类星体Pōniuāʻena的印象,第一个获得夏威夷土著名字的类星体

学分:国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/P

马伦菲尔德 天文学家发现了早期宇宙中已知的最大质量的类星体,其中包含一个质量相当于1

50亿个太阳

新发现的类星体被正式命名为J1007+2115,是同一宇宙时期仅有的两个已知类星体之一

类星体是宇宙中最具能量的物体,自从它们被发现以来,天文学家一直渴望确定它们首次出现在我们的宇宙历史中的时间

为了纪念在夏威夷文化中备受尊崇的莫纳克亚山上通过望远镜发现的类星体,该类星体被命名为夏威夷名字Pōniuāʻena,意思是“被光辉包围的看不见的旋转的创造之源”

“这是第一个获得土著名称的类星体,它是由夏威夷沉浸式学校的30名教师在一个由夏威夷伊米洛阿天文中心领导的夏威夷命名项目“阿华和伊诺阿小组”领导的研讨会上创造的

根据目前的理论,类星体由超大质量黑洞提供能量

当黑洞吞噬周围的物质,如尘埃、气体甚至整个恒星时,它们会释放出巨大的能量,导致亮度超过整个星系

为Pōniuāʻena提供动力的超大质量黑洞使得这个类星体成为宇宙中已知的最遥远、也是最早的拥有超过10亿个太阳质量黑洞的物体

根据记录类星体发现的一项新研究,来自Pōniuāʻena的光吸收了13

到达地球需要0.02亿年——宇宙大爆炸后7亿年才开始它的旅程

“这是我们所知的最早的这种怪物,”亚利桑那大学斯图尔特天文台博士后研究员、该研究的主要作者杨金义说,该研究将发表在《天体物理学杂志快报》上

“时间太短,它无法从一个小黑洞成长为我们所看到的巨大黑洞

" 该论文的合著者、摄政大学教授、UArizona天文学系副主任范晓辉说,当宇宙还处于婴儿期时,这样一个巨大的黑洞是如何形成的,这个问题长期以来一直困扰着天文学家和宇宙学家

范说:“这一发现对早期宇宙中黑洞形成和增长的理论提出了迄今为止最大的挑战。”

根据目前的宇宙学模型,Pōniuāʻenas比例的黑洞可能是由一颗恒星在短时间内坍缩形成的小得多的黑洞演化而来,因为大爆炸几乎是不可能的

相反,该研究的作者认为类星体早在宇宙大爆炸后1亿年就已经是一个“种子”黑洞,其质量相当于10,000个太阳

一位艺术家对类星体普纽亚纳形成的印象,从大爆炸后1亿年的种子黑洞开始(左),然后在大爆炸后7亿年增长到10亿个太阳质量(右)

学分:国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/P

马伦菲尔德 回望年轻的宇宙 Pōniuāʻena是通过系统搜索最遥远的类星体而被发现的

它始于研究小组通过大面积调查进行的梳理,比如在Víctor M上使用暗能量相机的贴花成像调查

位于智利塞罗托洛洛美洲天文台的布兰科4米望远镜,以及位于莫纳克亚的UHS成像测量中心,该中心使用英国红外望远镜上的宽视场照相机

该小组在数据中发现了一个可能的类星体,并在2019年用望远镜观察到了它,包括双子座北望远镜和西望远镜

M

科克天文台,都在莫纳克亚

智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜证实了Pōniuāʻena的存在

“双子座的观测对于获得高质量的近红外光谱至关重要,它为我们提供了黑洞惊人质量的测量,”合著者格非·王说,他是美国国家航空航天局哈勃太空望远镜在斯图尔特天文台的研究员

研究人员说,从宇宙的黎明发现类星体为研究人员提供了一个难得的机会,让他们得以一窥宇宙还很年轻、与我们今天所见大相径庭的时代

天文学家利用国际双子座天文台和塞罗·托洛洛美洲天文台(CTIO)发现了有史以来第二遥远的类星体

它也是第一个获得夏威夷土著名字P的类星体?niuā?法国国家行政学院

学分:国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/Pete maren feld,ESA/哈勃,NASA,M

Kornmesser

特别感谢阿华和伊诺阿以及夏威夷的伊米罗阿天文中心?零项目——下层地下城(零项目

gr)

目前的理论认为,在宇宙开始的时候,宇宙大爆炸之后,原子彼此之间距离太远,无法相互作用,形成恒星和星系

我们所知道的恒星和星系的诞生发生在再电离时代,大约在大爆炸后4亿年

“大爆炸的余波,宇宙很冷,因为还没有恒星;”范说得不轻

“第一批恒星和星系出现大约需要3亿到4亿年,它们开始加热宇宙

" 在加热的影响下,氢分子在一个被称为电离的过程中被剥夺了电子

这个过程只持续了几亿年——宇宙生命中的一瞬间——并且是正在进行的研究的主题

像Pōniuāʻena这样的类星体的发现,深入到再电离时代,是朝着理解再电离过程和早期超大质量黑洞和大质量星系的形成迈出的一大步

在再电离时代,Pōniuāʻena对星系间物质的演化提出了新的重要限制,这种物质被称为星系间介质

“这个类星体看起来就像是在那个时期的中点被探测到的,”范说,“我们能够观察到这些物体的事实帮助我们完善了那个时期发生的事情。”

" 2018年,调查小组宣布发现迄今为止最遥远的类星体

范称,这颗被命名为J1342+0928的天体比Pōniuāʻena—a大200万年,按照宇宙标准来看,这两个发现之间的差异并不显著。这两个发现都是由国际双子座天文台和塞罗·托洛洛美洲天文台共同完成的——这两个天文台都是国家科学基金会国家光学-红外天文学研究实验室的项目

范说:“130亿光年中有200万光年的差别,这两者非常接近。”

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