簡介：近日科學家發表聲明稱觀測到了迄今為止發現的最古老同時也是最大質量的黑洞，該黑洞位於類星體中心，自大爆炸後6.7億年形成，其質量之大令科學家們非常費解。
自宇宙誕生之日起，第一束光歷經了幾百萬年才照耀進來。第一代星球逐漸成形，而古老的星系們也隨之而來。在這些星系的中心，氣體和塵埃圍繞著超重黑洞盤旋，逐漸形成了整個宇宙中最亮的天體——類星體。
類星體讓我們得以一窺宇宙的起源，科學家們則藉助望遠鏡追溯了這些宇宙猛獸的過往。
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最近，研究團隊宣佈發現了迄今為止觀測到最遠的類星體，可追溯到宇宙大爆炸後6.7億年前。同時發現的還有迄今為止觀測到的最古老的黑洞。但這個黑洞的「高壽」還不是其最引人注意的特點，最令人驚歎的是它的超大質量。而科學家們也無法解釋它是如何「生長」到如此巨大的。
這項發現是在美國天文學會週二的第237次會議上公佈的，詳細資訊則刊登在《天體物理學期刊快報》出版的一項研究中。
背景——類星體於20世紀60年代被首次發現，之所以稱之為「類星體」是因為他們類似恆星。單個類星體釋放出的亮光相當於萬億顆恆星發出的光，且類星體的體積遠大於太陽系的體積
科學家認為銀河系中有大量的氣體和灰塵，這些氣體和灰塵的中心是黑洞，類星體就來自這個黑洞，黑洞吞食周圍的物質，形成吸積盤，吸積盤由黑洞吞食的過熱物質組成。
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由於能量過高，類星體常常向銀河系發射出亮光。
最新訊息——科學家們希望通過這些古老的類星體，能探尋出早期宇宙的真實情況。此外，科學家們還希望藉助類星體能夠進一步研究銀河系和中心黑洞之間的關係。
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美國亞利桑那大學的一支科研團隊發現了迄今為止最遠的類星體，距離地球130.3億光年。這表明，宇宙6.7億歲時，類星體就已經出現了。（天文學家認為現在宇宙已經1.38百億歲，類星體出現時，宇宙只有現在的五分之一歲。）
概念圖：類星體J0313-1806及其中心超大質量黑洞 圖源：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
類星體J0313-1806比太陽亮超過十萬億倍，其能量是銀河系能量的1000倍。
類星體的核心是一個超大質量黑洞，該黑洞的質量相當於16億個太陽。銀河系中心的超大質量黑洞也只相當於0.1367億個太陽，類星體還真是個巨無霸。
最近的研究資料也表明，類星體會產生一股超高溫氣體，這股氣體會以高速風的形式從黑洞周圍流出，流出的速度為三分之一光速。
尚未可知：超大質量黑洞是如何在宇宙初期形成的，又是如何膨脹至此。換言之，黑洞怎麼有時間吞食這麼多物質？
美國亞利桑那大學Hubble Fellow 獲獎者，新論文的第一作者，王飛格，曾在演講中提到：「早期重恆星產生的黑洞在短短几億年的時間裡很難形成如此巨大的體積。」
科學家們認為黑洞是在某顆重恆星，也就是爆發性超新星滅亡後產生的，或是通過吞食銀河系內部第一代恆星產生的。而隨著時間的推移，黑洞仍在繼續吞食周圍的物質。
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新的研究表明，如果黑洞早在大爆炸後的一億年就形成並快速膨脹，那麼它現在應該相當於10,000個太陽的質量，遠遠小於如今的16億個太陽的質量。
本研究的合著作者，樊曉輝教授，執教於亞利桑那大學天文學系，曾在一次演講中提到：「黑洞一定是源於某一種特殊機制。」他還說道：「在本研究中，大量的原始冷氫氣形成了初代的黑洞。」
除了超大體積，黑洞每年仍在繼續吞食質量相當於25個太陽的物質。科學家們認為，因為黑洞吞食了新生恆星出現的所有氣體和必備物質，所以這種體積的超大質量黑洞在早期宇宙是導致古銀河系不再產生新生恆星的主要原因。
接下來——在宇宙早期，由於黑洞與寄主星系之間的關係不穩定，導致科學家們很難研究星系的形成及發展過程，以及超大質量黑洞在此過程中的影響。
NASA的詹姆斯·韋伯望遠鏡將於2021年10月31日發射升空，研究人員希望能夠藉此進一步觀測這顆類星體，並尋找到早期宇宙中更多的類星體。
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摘要：類星體是研究超大質量黑洞形成過程以及宇宙再電離的唯一途徑。儘管科學家們作出了大量的努力，但是目前為止只發現了兩顆類星體紅移（z）大於等於7.5，在選擇類星體時同時考慮到其低密度空間和高汙染率。J03131806號類星體，紅移（Z）=7.642，是目前已知的距離地球最遠的類星體，其熱光度為3.6×1013L。深度光譜觀測顯示這顆類星體內有一個質量為(1.6±0.4)×109M的黑洞。大爆炸後僅6.7億年就出現如此體積巨大的超大質量黑洞，這不符合傳統理論中超大質量黑洞的膨脹模式。
此外，類星體光譜顯示出明顯的寬吸收線（BAL）有：CIV和SiIV，其最大速度接近20%光速。BAL的特徵，以及藍移CIV發射譜線證明有強活動星系核（AGN）流出。ALMA observations通過探測類星體宿主星系的粉塵連續體和CII排放，得出了精確的紅移，為7.6423±0.0013，據此，他們認為類星體位於一個存在大量恆星的星系，其恆星形成率為200 M yr1，灰塵質量為7×107 M。根據再電離時代的觀測，在早期大質量星系擴大的過程中，寬吸收線（BAL）類星體將成為研究活動星系核的影響的重要工具。
BY: inverse
FY: 曙月