科學前沿 首次發現，超大質量黑洞的祖先GNz7q，宇宙黎明時期的怪物

天文學家發現了一個超大質量黑洞的祖先 GNZ7Q 它來自宇宙的黎明時期 相關的研究發表在了4月13號的《自然》雜誌上 在宇宙中 星系的中心往往潛伏着一個超大質量黑洞 一個星系中物質最多最密集的地方 往往也是最活躍的區域 例如銀河系的中心人馬座A星 這些黑洞的存在也讓星系更加的有活力 星系的核心有時也叫活動星系核 或者類星體 類星體很神祕 它看起來像恆星 但不是恆星 像行星狀星雲 但又不是星雲 它發出的射電波像星系一樣 但也不是一個星系 總之四不像 所以叫它類星體 近年來人們發現類星體是由超大質量黑洞驅動的 黑洞是它的發動機 質量從幾百萬到幾百億倍太陽質量不等 來自哈勃高級測量相機的檔案數據 幫助研究人員確定GNZ7Q 在大爆炸後僅存在7.5億年 有證據表明 GNZ7Q是一個新形成的黑洞 哈勃發現了一個緊側的紫外線和紅外光源 這不可能是由星系引起的 但落在黑洞上的物質和預期一致 在塵埃中的早期星系中 快速生長的黑洞被理論和計算機模擬預測過 但直到現在才被觀察到 分析表明 GNZ7Q是星爆星系塵埃核心中 快速生長的第一個黑洞 其時間接近宇宙中已知最早的超大質量黑洞 論文的第一作者解釋說 該物體在整個電磁波譜中的屬性 與理論模擬的預測非常一致 今天天文學中一個懸而未決的謎團是 重達太陽質量數百萬到數百億倍的超大質量黑洞 是如何變得如此之快的 目前的理論推測 超大質量黑洞的生命 始於星系塵埃覆蓋的核心 然後驅散周圍的氣體和塵埃 併成爲極量的類星體 雖然極爲罕見 但這些塵埃中的星爆星系和發光類星體 都已經在早期的宇宙中被探測到了 研究人員認爲 GNZQ可能就是這兩類對象之間缺失的環節 這也是此次發現的重要意義之一 它正好具有塵埃星爆星系和類星體兩方面的特徵 其中類星體顯示塵埃的顏色變紅 此處GNZQ通常缺乏典型的 非常明亮的類星體中觀察到的各種特徵 主要是對應於超大質量黑洞襲擊盤的輻射 所以GNZQ的中心黑洞仍然處於年輕 而且質量較小的階段 這些特徵與模擬中的預測完全匹配 但在類似的高度紅移的宇宙中 還從來沒有發現達到7.6的非常明亮的類星體 GNZQ在這兩個稀有種群之間提供了直接的聯繫 它可以幫助我們更好的理解 宇宙早期超大質量黑洞爲什麼增長這麼快 雖然不能完全排除研究人員對數據的其他解釋 但觀察到的GNZQ的性質和理論預測高度一致 它的宿主星系正在以每年1600個太陽的速度製造恆星 注意 這並不代表宿主星系每年產生1600個太陽 而是每年形成的各種恆星總質量是太陽的1600倍 一般來說 大質量黑洞的CG盤在紫外線和X射線下都應該非常明亮 但這一次 儘管團隊用哈勃望遠鏡探測到了紫外線 但即使使用最深的X射線數據集之一 X射線也是不可見的 這些結果表明 X射線起源的CG盤核心仍然模糊不清 而CG盤的外部就是紫外線的來源 正在變得銳不可擋 也就是說GNZQ是一個快速增長的黑洞 仍然被其宿主星系的塵埃所掩蓋 觀測到的屬性與計算機模擬所做的預測也是一致的 這也說明了它是後來發光類星體的先驅 有意思的是 這個綽號GNZQ的怪物一直潛伏在天文研究最好的區域裏 這個區域叫做大天文臺溯源深空巡天北 它是一個結合了衆多天文臺的巡天調查計劃 目的是研究早期宇宙的形成和演化 它是紫外線光譜中宇宙早期最大的全景圖像 這項調查包括大約15000個星系 其中12000個被觀察到具有很高的恆星形成率 它就這麼躲在衆目睽睽之下 如果沒有獨特詳細多波長的數據 肯定會繼續被忽略 由於哈勃望遠鏡的原子外成像能力和無縫光譜 它的圖中表現爲一個紅點 而這個紅點幾乎就在這片天空的中心 你說之前怎麼就沒發現呢 看吧 往往重大的發現就在你的眼皮子底下 這多少有一些運氣的成分在裏面 展望未來 眼鏡團隊希望詹姆斯韋伯太空望遠鏡 能夠系統地搜索類似的物體 而不是像現在這樣靠運氣 詹姆斯韋伯可以看到更早的時間 有能力確定這些快速增長的黑洞到底有多普遍 不過全世界都在盯着這臺天價望遠鏡 那麼多的項目要用 誰能爭取到也得靠點運氣 在詹姆斯韋伯望遠鏡之後 還有十多臺望遠鏡會陸續投入使用 一般來說 儀器是越新的越先進 依靠先進的技術 宇宙的黑暗時代終將被驅散