【宇宙科普】16億倍太陽質量,130億光年遠,科學家發現最遠的超大質量黑洞

天空之城 2021/01/14 檢舉 我要評論
 

哇!真的第一次見哎,知识不会,只是姿势不对;科学凡此种种,用人话讲才能听懂

文/天空之城

 

大多數星系中心都有一個超大質量黑洞,質量從百萬至數十億倍太陽質量不等。但也有少數星系的核心光度異常高,以至於科學家通過望遠鏡的各種波段都能觀測到,故被稱為活躍星系核(ANG)。

而其中能量最強大、極度明亮的活躍星系核又被稱為「類星體(quasar)」。簡單來說,類星體比星系要小,感覺像恒星,但它釋放的能量卻是星系的千倍以上。同時,它也是人類觀測到的最遙遠的天體。

 

發表於《天體物理學雜誌快報》的一項研究報告稱,美國亞利桑那大學的科學團隊發現了迄今為止距離最遙遠的類星體,距離地球130億光年,大約誕生於宇宙大爆炸後的6。

7億年,被命名為「J0313-1806」。而它的發現,可能會對人類對黑洞和星系形成的理論提出挑戰,或許也會改變人類早期宇宙的認識。

 

研究人員先是通過望遠鏡發現了類星體「J0313-1806」中心的超大質量黑洞噴射出高熱量的放射性氣流,以光速的20%向地球吹來的證據。然後使用阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡(ALMA)對其進行詳細研究。

觀測結果表明,「J0313-1806」是迄今人類觀測到最遙遠的類星體,比過去認為最遠的「J1342+0928」還要遠2000萬光年。此前「J1342+0928」確認為大約誕生在宇宙大爆炸後的6。9億年,其中伴有的超大質量黑洞是8億個太陽質量。但是「J0313-1806」刷新了這個記錄,其伴有超大質量黑洞達到16億個太陽質量。

 

另外這個最遠的類星體還有一個令人著迷的地方是,其恒星形成的速度約為每年200個太陽質量,被歸類為所謂的星爆星系(starburst galaxy)。相比之下,銀河系早期也能達到這樣的速率,但現在銀河系基本上每年產生的恒星只有一個太陽質量。

為什麼說「J0313-1806」挑戰了黑洞和星系形成理論呢?

現代宇宙論是基於愛因斯坦的研究成果而來,同時也依賴這個宇宙原則假設而推展。然而令人不解的是,天文學家發現宇宙早期,就已孕育出數個質量達太陽數十億倍的超大質量黑洞,堪稱宇宙學中最大謎團。

 

團隊以現代模型類比了「J0313-1806」,結果顯示,即使「J0313-1806」的超大質量黑洞在大爆炸之後大約1億年形成並以建模所允許的速度增長,發現它形成時就是10000個太陽質量。也就是說現代模型不適用於「J0313-1806」,但適用於「J1342+0928」,這就很矛盾了。

目前主要理論認為,黑洞是成熟的恒星死亡後坍塌形成,並靠吸取周遭氣體與塵埃逐年緩慢增長。而類星體也是由超大質量黑洞驅動,但有些類星體的超大質量黑洞像是憑空產生。這些類星體誕生初期,其超大質量黑洞就迅速從十幾個太陽大小變成了十幾億個太陽大小,這裡彷佛有一道說不清道不楚的簾在籠罩著。

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