第一次發現恐怖的「宇宙怪獸」,質量是太陽10億倍,控制著6個星系

天空之城 2020/10/13 檢舉 我要评论

2020年諾貝爾物理學獎前不久剛剛公佈,它被三位天體物理學家瓜分,並且理由都與黑洞有關。

其中,該獎項的一半是由羅傑·彭羅斯獲得,另外一半則是由萊因哈德·根澤爾和安德里亞·格茲瓜分,後二者的突出貢獻,就是發現了銀河系中心的超大質量黑洞——人馬座A*。

現在我們知道,不僅僅是銀河系,宇宙中大部分星系的中心都有一個超大質量黑洞,憑藉著自己無與倫比的引力掌控著自己所在的星系。儘管對於這個天文學現象,天文學家們已經司空見慣了,但是當他們發現了SDSS J1030+0524時,仍然被震驚到了。

SDSS J1030+0524是歐洲南方天文臺發現的一個類星體,其紅移值大約為6.31。根據推算,這個類星體距離我們超過了100億光年,它形成於宇宙大爆炸後僅僅10億年的時間。最值得注意的,不僅僅是它所處的時間,而是它所處的狀態。

(圖片說明:本次發現的類星體SDSS J1030+0524位於六分儀座中)

觀測結果顯示:這個類星體受到一個超大質量黑洞的掌控,其質量達到了太陽的10億倍。更驚人的是,這個黑洞憑藉著一己之力,束縛著6個星系,而不是像今天的超大質量黑洞,只能統治1個星系。歐洲南方天文臺的觀測結果表明:這6個被黑洞拖住的星系都是以一種宇宙絲狀結構與黑洞相連接,整體呈現出一種網狀的宇宙結構,其尺寸達到了銀河系的300倍以上!

在震驚之余,科學家們也忍不住思考:在宇宙僅僅只有9億年的壽命時,這麼巨大的黑洞是如何形成的呢?我們知道,宇宙在大爆炸後僅僅38萬年後就進入到了黑暗時代,整個宇宙充斥著氫原子,而沒有任何天體。直到幾億年後的再電離期到來,才逐漸有恒星形成。這些恒星燃燒完自己的燃料、然後坍縮為黑洞,這就需要很長的時間,可能已經用掉9億年了。那麼,它又是哪來的時間能夠成長到10億倍太陽質量的呢?

這一次的發現,或許可以解釋這個困擾天文學家多年的謎題,讓我們知道像人馬座A*這樣的星系中心超大質量黑洞到底是如何演化的。

他們認為,剛才我們提到的連接著6個星系和超大質量黑洞的宇宙絲狀結構,就像是胎兒的臍帶一樣,給黑洞源源不斷地輸送著氣體「營養」,使得這個黑洞能夠迅速成長。

博洛尼亞國家天體物理研究所(INAF)的天文學家Marco Mignoli是本次研究的領導者,他以主要作者的身份在《天文學與天體物理學》雜誌上發表了本次研究的論文。他形容說:「宇宙絲網結構就像是蜘蛛網上的絲線一樣,這些星系分佈在這些宇宙絲線的交叉處並且不斷生長。氣體流可以沿著絲線流動,同時為幾個星系和中心的超大質量黑洞提供能源。」

那麼,這些宇宙的絲線又是從何而來的呢?

研究人員認為,這些絲線或許是暗物質的手筆。在宇宙誕生的初期,它們憑藉著自己的引力,將大量的星際氣體束縛起來,形成了這些絲狀結構。

約翰·霍普金斯大學的天文學家Colin Norman是本次研究的參與者之一,他表示:「我們的發現證明了一個猜想:那些最遙遠、質量最大的黑洞都是在 [大尺度]的暗物質暈中形成並成長的。早期的觀測之所以沒有發現這樣的結構,很可能是因為受限於當時的觀測能力。」

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