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130亿岁!科学家发现最古老的隐形黑洞

2020-04-28 16:23:00 来源:科技日报  

根据美国宇航局官方网站最近的一份报告,一个国际天文学家小组通过钱德拉X射线天文台(CXO)在早期宇宙中发现了一个黑洞。它被气体覆盖,是迄今为止发现的最长的黑洞。它诞生于大爆炸后8亿年,大约130亿年前。

这是早期宇宙中发现的第一个被气体隐藏的黑洞。研究人员认为,早期宇宙中诞生的许多黑洞可能是隐藏和未被发现的,对它们的进一步研究将有助于揭示黑洞的成长过程。

迷雾遮蔽的类星体

超大质量黑洞的质量是太阳的数百万到数十亿倍,它们通常通过吞噬周围的物质而成长。一个快速成长的黑洞在它周围的小区域产生大量辐射。科学家认为这种极其明亮和紧凑的光源是类星体。

目前的理论认为,在超大质量黑洞成长的早期阶段,一个致密的气体云会将物质输送到它周围的圆盘中,而这个圆盘区域会遮挡或隐藏类星体的大部分强光。随着黑洞吞噬物质并变得更大,气体云逐渐耗尽,黑洞及其明亮的圆盘开始“成形”

研究小组负责人、智利天主教大学负责人法比奥维托(Fabio Vito)表示:“很难找到仍处于隐藏阶段的类星体,因为它们的大部分辐射被吸收,无法被现有仪器探测到。多亏了CXO和x光穿透云层的能力,我们最终“捕获”了它们

最新的发现来自科学家对一个叫做粒子群167-13的类星体的观察。类星体最早是由夏威夷的泛星探测器发现的。泛星计划和其他光学观测发现,在宇宙10亿年前,大约有200个类星体发出明亮的光。

光学观测方法只能有效地探测未被发现的黑洞。因为即使是稀薄的气体和灰尘也限制了仪器探测到的辐射范围。所以科学家最初认为粒子群167-13也来自一个未被发现的黑洞。

为了验证这个想法,维托的团队利用钱德拉X射线天文台观测了粒子167-13和其他九个类星体。经过16个小时的观察,从粒子群167-13只检测到3个x光光子,它们都具有较高的能量。由于低能X射线比高能X射线更容易被吸收,可能的解释是这次观测到的类星体被气体高度屏蔽,科学家只能探测高能X射线。

该研究的作者之一,宾夕法尼亚州立大学公园的尼尔布兰特说:“正如我们所料,其他九个观察到的类星体并没有被遮住。但是粒子群167-13完全超出了我们的预期。这就像看着一只蛾并找到它的茧一样。”

伴星星系又添猜想

此外,科学家还发现粒子群167-13所在的星系有一个紧密的伴星系统。这个星系是由智利的阿塔卡马大毫米阵列和哈勃太空望远镜发现的。由于这两个星系距离太近,而且X射线源很弱,研究小组无法确定新发现的X射线辐射是否与类星体ps167-13或其伴星系统有关。

如果X射线来自类星体本身,天文学家需要解释为什么类星体在X射线波段高度模糊,而在可见光波段却不模糊。一种可能性是,在光学观测和x光观测之间的三年里,类星体的不可见性急剧增加。

另一方面,如果X射线来自伴星系统,则表明科学家在粒子群167-13附近发现了一个新的类星体。这将是科学家探测到的最遥远的类星体对。

不管怎样,钱德拉X射线天文台探测到的类星体将是有史以来最遥远的类星体。诞生于大爆炸后8.5亿年的粒子群167-13,打破了之前13亿年的记录。研究人员计划进行后续观察,以确定x光的来源,并找到更多高度隐藏的黑洞样本。

意大利博洛尼亚国际空间研究中心的罗伯特吉利说:“我们怀疑早期宇宙中大多数超大质量黑洞是隐藏的。因此,探测和研究它们非常重要,这有助于理解它们是如何迅速成长为10亿个太阳质量的。”刘霞

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