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图解：这位艺术的插图描绘了人类发现的最遥远的超大质量黑洞。它的快速增长率使天文学家们摸不着头脑。
天文学者们已经发现了可以观测到的最远的黑洞，处于年轻时期的它大得让人吃惊。
在一个生成强大辐射的年轻星系中心，这个质量相当于8亿个太阳的黑洞被发现。作为类星体，这种星系照亮了早期宇宙，它的极度活性源于内核的动力驱使，但是这个黑洞比所预计的这一时期的星系大得多。
丹尼尔.斯特恩在NASA喷气推进实验室的声明中说“在宇宙大爆炸之后仅仅6亿9千万年的时间，这个黑洞增大到我们难以想象，这种现象挑战了我们关于黑洞构成的理论推测。”斯特恩是发表在《自然》杂志上的一项新研究的合著者。
宇宙的诞生和黑暗时代
让我们游走回那个时代充分欣赏这一突破性的发现。
宇宙大爆炸之后，迅速扩张的宇宙充满了滚烫的电离气体，叫做等离子。随着时间推移宇宙渐渐冷却，这些等离子凝聚成中性原子（主要是氢，质子与电子结合其中）。直到这一时期，宇宙没有星星没有星系，甚至没有足够的时间在自身重力下填充凝结成星。把这个时期叫做“黑暗时代”再合适不过因为只有大爆炸自己的辐射余晖萦绕此时，辐射随着宇宙扩张迅速红移。宇宙扩张时发生的红移把光从短波拉伸到长波。
当第一颗星体发生到存在并且冲出相互引力成为第一个星系，宇宙经历了伟大的变革。
这些最初的星系产生强大的辐射分解了中性氢气，从质子中把电子剥离开。这就是“再电离”，宇宙再一次变成了等离子态。一般来说，高电离气体会成为不透明的放射物，但是因为宇宙已经扩张并冷却，等离子相当分散以至于星系里的光可以游离穿过星际空间几乎不受阻碍。
光穿越星际就像轻轻拨动星光开关。
宇宙曙光期形成
那么，这个特大质量的黑洞与引人注目的宇宙变换有什么关系呢？
类星体ULAS J1342+0928 的观测资料显示它被中性氢包围环绕。中性氢存在于新生星系周围意味着它只出现在再电离时期，我们所能看到的最早星系，事实上在将要形成星系的第一星族之中。
亚利桑那大学的天文学教授XiaoHui Fan在稿中说“新的类星体本身就是第一批星系之一，并且在当今宇宙它是藏匿着一个和其他黑洞一样大的巨型黑洞”
检测这个目标并不容易。类星体J1342+0928的光经过13亿光年到达我们这里，所以这些光极其微弱而且非常红移。类星体是强力的短波辐射发生器，像X射线一样。然而经过13亿光年之后，这些辐射被拉伸成光谱的红外线部分，所以只有最灵敏的红外勘测望远镜才能捕捉到它。
使用国际大望远镜的三重效应生成的数据，研究人员能在宇宙最远的地方寻找类星体的候选者。一旦论证，其他观察者就会定位这种极端天体的特征。
夏威夷的双子天文台，借助探索红外线光谱的大量聚集来判断黑洞的活性。类星体在早期宇宙产生如此大的能量辐射是因为这些特大质量的黑洞的内核连接了超大质量的物质。随着这些物质的迅速消耗，黑洞形成一个巨大、滚烫并且辐射性的吸积盘，生成的类星体的标记光经过几十亿光年才能被我们发现。
图解：类星体是类星射电源的缩写。3C 273，这是天文学家们发现的第一颗也是最亮的一颗类星体。图源：欧洲空间局/哈勃 和NASA
下一步就是寻找更多像J1324+0928的类星体，并且研究人员预测一定有20-100个这样的类星体遍布整个天空。
如此巨大？
现在我们知道类星体J1324+0928是一个有着8亿太阳质量的特大黑洞，问题是，怎么会如此巨大？
如此巨大成了宇宙学和天体物理学聚焦特大黑洞面临的最大问题。这些怪兽藏身于大部分星系的内核里，包括我们自身，我们也知道他们包含了数十亿的太阳。试图解释特大黑洞如何消耗足够的物质以变成如此巨大已经很困难了，但是发现这个8亿质量怪兽仅在大爆炸后6亿9千万年就存在更加让人迷惑不解了。这个新生黑洞如何增长这么大这么快？
人们对黑洞吸积的机制知之甚少，但是研究人员暗示这可能只是一个于“早期开花”的特例，就像有一个非常活跃的时期，只是作为一个在大椭圆星系里的一个“普通”超大质量黑洞。
Fan在一份声明中说“如果它位于比宇宙平均密度更高的地方，它可能会在生命的早期开始并变得更快。”
“这一发现表明，早期宇宙中显然存在一个制造这种怪物的过程” 天文学家爱德华多·巴阿多斯在卡内基科学研究所领导的国际研究补充道。“这个过程是什么？好吧，这会让理论家们非常忙碌！”
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. Kaya- howstuffworks
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本文选自：今日头条 |
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发表于 2019-8-17 21:54:21
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