人类首次发现早期宇宙中的隐匿黑洞

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天文学家在NASA钱德拉X射线天文台的观测数据中，发现了被气体云遮蔽、离地球最遥远的黑洞，它的存在时间可能是宇宙大爆炸后仅8.5亿年时，这比之前的记录保持者早了大约5亿年。

超大质量黑洞，通常是发生引力坍缩的大质量恒星通过从周围的气体尘埃盘中吸积物质而发展形成的。在该过程中生长最快速的阶段，黑洞周围一块非常小的区域会产生大量辐射，并产生了一个极其明亮的高密度光源——被称为“类星体”（quasar）。相关理论数据模拟运算表明，在大多数黑洞早期的大部分时间里，黑洞和尘埃盘状物都被包裹在稠密的气体云中，而气体云也不断地将物质送入盘状物中。随着黑洞的生长，云中的气体逐渐枯竭，直到黑洞及其明亮的圆盘展露其面目。

据美国“物理学网”8月8日消息称，包括美国宾夕法尼亚州立大学（Penn State）科学家在内的天文学家小组，同日在《天文学与天体物理学》杂志网络版刊发的一篇研究论文中宣布，他们借助美国航天航空局（NASA）的钱德拉X射线天文台，发现了一个疑似黑洞、但却被大幅度遮蔽的类星体。他们推断，它的存在时间是处于宇宙大爆炸后仅8.5亿年时的早期宇宙。这是人类第一次发现，宇宙远古时期气体云中有隐匿黑洞的证据。

该项研究的第一作者、智利天主教大学（Pontificia Universidad Católica）研究员、Penn State博士后研究员Fabio Vito介绍道：“这是一项极具有挑战性的发现，因为这个阶段中的类星体被包裹在气体云中，其大部分的辐射量都被云所吸收了，因而很难被当前的观测仪器所检测到。多亏了钱德拉天文台的强大功能和X射线穿透云层的能力，我们终于成功了。”

这一发现源于对一颗被命名为“PSO 167-13”的类星体的观察，它最早是由一台位于夏威夷、名为“Pan-STARRS”的光学望远镜所发现的。科学家们预测“PSO 167-13”也是一个非隐匿的类星体。Vito的团队基于钱德拉对“PSO 167-13”和其他9个通过光学观测发现的类星体的观测结果，来对这一假设进行测试。经过16个小时的连续观测，他们只探测到3个来自“PSO 167-13”的X射线光子，它们都带有相对较高的能量。因为低能量的X射线比高能量射线更容易被吸收，所以对于钱德拉观测结果的可能解释是，该类星体被气体云大幅度遮蔽了，从而他们只能探测它射出的高能X射线。

该论文的共同作者、Penn State天文学和天体物理学教授Niel Brandt解释：“这完全是一个惊喜，这就好似我们期待看到一只飞蛾，却看到了一个茧。我们观察到的其他9个类星体没有一个是被遮蔽着的，这就和我们的预测结果是一致的。”关于“PSO 167-13”的故事，还有一个有趣的转折：智利的阿塔卡马大毫米望远镜阵列（ALMA）和NASA的哈勃太空望远镜获得的观测数据显示，这个类星体所在的星系还有一个距离很近的伴星星系。由于它们之间的距离不远，以及X射线源很微弱，研究小组目前还无法确定新发现的X射线是与类星体“PSO 167-13”有关，还是与其伴星星系有关。该论文详细阐述了对于这一猜测的两种可能。

该论文的共同作者、天主教大学研究员Franz Bauer展望：“一旦获得了钱德拉更长时间的观测结果，我们便能更好地评估这个黑洞被遮蔽的程度，并判定X射线源究竟来自这颗已知类星体还是其伴星系。”研究人员还计划寻找更多被大幅度遮蔽的黑洞的范例。另外一位共同作者、意大利博洛尼亚国际宇宙研究中心（INAF）的Roberto Gilli补充：“我们怀疑，早期宇宙中的大多数超大质量黑洞都是被遮蔽着的。因此，对它们进行探测和研究至关重要，以便于了解它们是如何这么迅速地成长为相当于10亿个太阳质量的天体。”

原创编译：朱明逸 审稿：西莫 责编：唐林芳

期刊来源：《天文学与天体物理学》

期刊编号：1432-0746

原文链接：https://phys.org/news/2019-08-evidence-cloaked-black-hole-early.html

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本文选自：今日头条

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