天文学家发现了宇宙中最早的超大质量黑洞和类星体-比银河系发光力高1000倍

艺术家对类星体J0313-1806的印象，显示出超大质量的黑洞和极高的风速。类星体在大爆炸之后仅6.7亿年就被观测到，其发光能力是银河系的1000倍，并由已知的最早的超大质量黑洞提供动力，该黑洞的质量超过太阳质量的16亿倍。

已经发现了最遥远的类星体。距大爆炸仅6.7亿年的观测到的类星体的发光强度是银河系的1000倍。它由已知的最早的超大质量黑洞提供动力，其质量超过太阳质量的16亿倍。距今约130亿年前，这种完全形成的遥远类星体也是最早发现的，它为天文学家提供了了解早期宇宙中庞大星系形成的见识。结果在2021年1月的美国天文学会会议上发布。

类星体是由巨大的超大质量黑洞的食性所驱动，是宇宙中最活跃的物体。当过热物质黑洞周围的过热吸积盘中的气体无情地向内吸入时，就会发生这种情况，从而使能量散布在整个电磁频谱上。类星体发出的电磁辐射数量巨大，其中最大的例子很容易使整个星系黯然失色。今天，一个国际天文学家团队宣布发现J0313-1806，这是迄今为止已知的最遥远的类星体。[1]

“最遥远的类星体对于理解最早的黑洞是如何形成的以及对于了解宇宙电离是至关重要的-这是我们宇宙的最后一个主要相变，”研究合著者，亚利桑那大学摄政天文学教授范晓晖说。 [2]

J0313-1806出现在超过130亿年前。作为最遥远的类星体，它也是最早的，仅在大爆炸之后约6.7亿年才完全形成。新的类星体的发光量是太阳的十万亿倍，这意味着它所注入的能量是整个银河系能量的一千倍。这种类星体的力量来源是一个超大质量的黑洞，其质量是太阳的16亿倍，这是目前已知存在于宇宙中的最早的黑洞。[3]

艺术家对类星体J0313-1806的印象，显示出超大质量的黑洞和极高的风速。类星体在大爆炸之后仅6.7亿年就被观测到，其发光能力是银河系的1000倍，并由已知的最早的超大质量黑洞提供动力，该黑洞的质量超过太阳质量的16亿倍。

在宇宙历史的早期，如此巨大的黑洞的存在就对黑洞形成的理论提出了挑战，因为天文学家需要解释一下黑洞形成是如何在没有时间的情况下产生的。亚利桑那大学NASA哈勃研究员，研究论文的主要作者Feige Wang解释说：“由最初的大质量恒星产生的黑洞不可能在仅仅几亿年的时间内就增长到如此之大。”

导致这一发现的观测是使用各种望远镜进行的，包括三个国家科学基金会NOIRLab设施–位于塞罗托洛洛美洲天文台的VíctorM. Blanco 4米望远镜，双子座南和双子座北。来自Blanco望远镜的数据作为DESI传统影像调查的一部分，通过NOIRLab社区科学和数据中心（CSDC）的天文数据实验室提供给天文社区，有助于首先识别J0313-1806，而Gemini South观测被用来确认其作为类星体的身份。来自夏威夷的两个Maunakea天文台（双子北和W. M. Keck天文台）的高质量光谱用于测量中央超大质量黑洞的质量。

国家科学基金会计划主任马丁·斯蒂尔说：“最遥远的类星体和最早的黑洞是宇宙历史上的重要标志。”“研究人员结合了NSF的NOIRLab的几处设施进行了这项发现。”

在对怪物黑洞进行称重的同时，双子座北和凯克天文台的观测还发现了类星体以高速风的形式极快地流出，其以光速的20％传播。“如此极端的高速外流释放出的能量足够大，足以影响整个类星体宿主星系中的恒星形成，”亚利桑那大学管家天文台的Peter A. Strittmatter博士后研究员Jinjin Yang说。这是类星体雕刻其宿主星系生长的最早已知实例，这使得J0313-1806成为未来观察的有希望的目标。

容纳J0313-1806的星系正在经历恒星形成，产生新恒星的速度是银河系的200倍。这种强烈的恒星形成，发光的类星体和高速外流的结合使J0313-1806及其宿主星系成为一个有前途的自然实验室，用于了解超宇宙黑洞及其宿主星系在早期宇宙中的生长。

Feige Wang总结说：“这将是研究最早的超大规模黑洞形成的好目标。”“我们还希望更多地了解类星体外流对其宿主星系的影响，以及了解最早的宇宙中最庞大的星系是如何形成的。”

笔记

在7.64的红移下，宇宙有两个相变，距离和时间在天文学中紧密地纠缠在一起，因为来自遥远天体的光需要时间才能到达地球上的观测者。我们看到的太阳就像是8分钟前，而我们对银河系心脏的最新观测表明它是25,000年前。天文学家从地球上看的越远，他们看到的时间越早。

有关此研究的更多信息，请阅读关于超大质量黑洞如何生长的“最遥远的类星体发现的棚架光”。

参考：王菲格，杨金怡，范小慧，约瑟夫·汉纳威，亚伦·巴特，爱德华多·巴纳多斯，富安·比安，康斯坦丁纳·布特西亚，托马斯·康纳，弗雷德里克·B·戴维斯，罗伯托·德卡利，安娜-克里斯蒂娜·埃勒斯（Christina Eilers），伊曼纽尔·保罗·法里纳（Emanuele Paolo Farina），理查德·格林（Richard Green），姜林华，李江涛，Chiara Mazzucchelli，里卡多·南尼（Riccardo Nanni），简·托格·辛德勒，布拉姆·威尼曼斯，法比安·沃尔特，吴雪冰和岳明浩（2021年1月14日） .DOI：
10.3847
/ 2041-8213 / abd8c6在美国天文学会第237次会议的论文“ Redshift 7.642上的发光类星体”中介绍了此研究。该研究已被《天体物理学杂志快报》所接受。

该小组由王菲格（亚利桑那大学管家天文台），杨金一（亚利桑那大学管家天文台），范晓辉（亚利桑那大学管家天文台），约瑟夫·亨纳维（加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校和马克斯·普朗克天文研究所），亚伦·J·巴斯（美国加州大学尔湾分校），爱德华多·巴纳多斯（马克斯·普朗克天文研究所），富安·比安（欧洲南部天文台），康斯坦丁娜·伯蒂西亚（欧洲南部天文台），托马斯·康纳（喷气推进器）实验室），弗雷德里克·B·戴维斯（劳伦斯·伯克利国家实验室和马克斯·普朗克天文学研究所），罗伯托·德卡（Roberto Decarl）（INAF），安娜·克里斯蒂娜·埃勒斯（Anna-Christina Eilers）（麻省理工学院-卡夫利天文学与空间研究所），埃曼努埃尔·保罗·法里纳（马克斯·普朗克研究所）天体物理学），理查德·格林（亚利桑那大学管家天文台），姜林华（北京大学卡夫利天文学与天体物理研究所），李江涛（密歇根大学），基亚拉·马兹（Chiara Maz） zucchelli（欧洲南方天文台），Riccardo Nanni（加利福尼亚大学圣巴巴拉分校），Jan-Torge Schindler（马克斯·普朗克天文学研究所），Bram Venemans（马克斯·普朗克天文学研究所），Fabian Walter（马克斯·普朗克天文学研究所），吴学兵（北京大学卡夫利天文与天体物理研究所和天文系），岳明浩（亚利桑那大学管家天文台）。