[科普中国]-早期宇宙孕育超级黑洞，质量相当于8亿个太阳

作者：Ramin Skibba发表于：2017年12月6日来源：AIP InsideScience该黑洞质量之大，在迄今为止发现的所有黑洞中堪称之最。Image credits:Robin Dienel, courtesy of the Carnegie Institution for Science.黑洞的生长和人类差不多，小的时候疯长，越大发育越慢。天文学家最近发现了一个罕见的巨大黑洞，按照宇宙的标准，它还很年轻。该黑洞的质量高达太阳的8亿倍，这给科学家们出了一道难题：它到底是怎么长到这么大、长得这么快的？这是迄今为止发现的最古老的超大质量黑洞，它在宇宙幼年时期即已存在。这个超大黑洞是一个极其耀眼的类星体的能量来源，类星体发光并释放巨大的能量，然而由于距离遥远，那些寻找类星体的天文学家通过智利东北部一台麦哲伦巴德望远镜才能勉强在其宿主星系里看到它。宇宙诞生6.9亿年时，这个黑洞就已经达到了现在的规模；而6.9亿年只不过是宇宙存在总时间的百分之五而已。研究团队在12月3号的《自然》杂志上发表了他们的成果。爱德华多·巴纳多斯是研究报告的第一作者、卡内基科学研究所的天文学家，该机构位于加里福尼亚的帕萨迪纳市。马纳多斯说：“这类（黑洞）极其罕见，总数也不过10到100个。宇宙如此浩瀚，这实在是大海里捞针的事。过去几十年间我们一直在找它们。”只要宿主星系的气体、尘埃等物质以及恒星不断被黑洞吞噬，黑洞便可源源不断地为类星体提供能量，使其放射出耀眼的光芒。此次发现的类星体，亮度是太阳的40万亿倍。一旦黑洞“断供”，类星体便灯枯油尽。从这个意义上说，这是一次非常幸运的发现。科学家估计，这个黑洞可能需要稍长一点的时间才能形成如此巨大的规模。宇宙1.8亿岁的时候，第一个星系可能就已形成了。这意味着，这类宇宙诞生之初即已存在的黑洞，可能只花了极少的时间就变成庞然大物。罗莎·万林特是罗马天文台的天体物理学家，她认为：“一种可能是，它们初生时非常小，却在极短的时间里吸积了大量物质，扩张非常快。但气体供应有限，黑洞会以极快的速度吞噬它们”。万林特并未参与这项研究。“黑洞不可能吞下所有的东西。因为掉进黑洞的物质会升温、发热，由此产生的热辐射将推走气体，故而强制饲喂是有限度的”。提孜阿纳·迪马特奥是位于匹兹堡的卡内基梅隆大学一位天体物理学家，他同样没有参与该项研究。万林特还说，另外一种可能就是该黑洞从一开始就很大，并且一直在持续增大。此外，还有可能是巨大的黑洞互相撞击到一起，从而构成更大的黑洞。欧洲航天局将于2034年发射空间天线式激光干涉仪，如果这些黑洞确实在宇宙初生时就发生过互相撞击，这台仪器将可以观测到由撞击造成的引力波。总而言之，这类年轻而又巨大的黑洞需要合适的条件来发展壮大，比如它刚好处于早期宇宙当中物质密度最高的地方，因而能够获取更多物质来吞食。NASA将于2019年春天发射詹姆斯韦伯太空望远镜，届时宇航员希望找到更多遥远星系、更多此类黑洞，通过研究来获得对它们更清晰的认识。巴纳多斯和他的同事还发现，这个黑洞的周围一度存在大团中性氢气体，这些氢气的电子与质子保持平衡。不过，首批诞生的恒星、星系和类星体产生的高能辐射“气泡”剥离质子，让这团氢气逐渐离子化。科学家们的分析显示，这个离子化过程可能在宇宙10亿岁时结束，稍晚于此前预计。按照《天体物理学》杂志上一个同类研究报告的说法，该黑洞所在的星系本身也是一个谜。该研究由布拉姆·维尼曼斯领衔，维尼曼斯来自位于德国海德堡的马克斯·普朗克天文研究所。研究人员还发现该星系存在大量尘埃、气体和重元素，一定是经过数代恒星的演化才得以形成。这意味着该黑洞也一定是“起步早、发展快”。https://www.insidescience.org/news/gargantuan-black-hole-discovered-young-universe文章来源： 美国物理联合会（AIP/American Institute of Physics）--InsideScience专栏独家供稿。文章由企鹅科学和科普中国联合推出转载请注明来自“科普中国”