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      天文学家从早期宇宙中发现“怪物”类星体

      天文学家发现了早期宇宙中已知最大的类星体,其中包含一个质量相当于15亿个太阳的巨型黑洞。新发现的类星体正式命名为J1007 + 2115,它是同一宇宙学时期仅有的两个已知类星体之一。类星体是宇宙中最活跃的物体,自发现以来,天文学家一直渴望确定它们何时出现在我们的宇宙历史中。

      为了纪念通过望远镜在毛纳卡(Maunakea)上发现的现象,毛纳基(Haun)是夏威夷文化的崇山峻岭,该类星体被赋予夏威夷人的名字Pōniuāena,意为“看不见的旋转的创造源,周围充满了光彩”。它是第一个获得土著名称的类星体,该名称是由30名夏威夷浸入式学校的老师在A Hua He Inoa小组领导的研讨会上创建的,该研讨会是由夏威夷的“ Imiloa天文学中心”领导的夏威夷命名计划。

      根据目前的理论,类星体由超大质量黑洞驱动。当黑洞吞噬尘埃,气体甚至整个恒星等周围物质时,它们会释放出大量能量,从而导致已知的亮度超过整个星系。

      为Pōniuāena提供动力的超大质量黑洞使这颗类星体成为宇宙中最遥远,因此也是最早的物体,拥有一个超过10亿太阳质量的黑洞。根据记录类星体发现的一项新研究,来自波尼瓦那的光花了130.2亿年才能到达地球-仅在大爆炸之后7亿年就开始了它的旅程。

      亚利桑那大学管家天文台的博士后研究助理,该研究的主要作者杨锦一说:“这是我们所知道的最早的这种怪物。”该论文将发表在《天体物理学杂志快报》上。“时间太短,无法从一个小黑洞发展到我们看到的巨大规模。”

      摄作者的共同作者,美国亚利桑那大学天文学系副主任范晓辉说,很长一段时间以来,当宇宙仍处于婴儿期时,如何形成如此巨大的黑洞的问题困扰着天文学家和宇宙学家。

      范说:“这一发现为早期宇宙中黑洞形成和生长的理论提出了最大的挑战。”

      根据目前的宇宙学模型,自大爆炸几乎不可能发生以来,这么短的时间内单颗恒星坍缩形成的小黑洞可能演变成了波尼乌纳斯比例黑洞的概念。

      相反,研究作者认为,类星体必须从“种子”黑洞开始,早在大爆炸之后的1亿年就已经包含了相当于10,000个太阳的质量。

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      回顾年轻的宇宙

      通过系统搜索最遥远的类星体发现了Pōniuāena。首先,研究团队进行了大范围的调查,例如DECaLS成像调查,该调查使用了位于智利Cerro Tololo美洲天文台的VíctorM. Blanco 4米望远镜上的暗能量相机和UHS成像这项调查使用了位于毛纳基亚(Maunakea)的英国红外望远镜上的广角相机。

      团队发现了数据中可能存在的类星体,并在2019年使用了位于蒙纳卡亚(Maunakea)的双子北望远镜和WM凯克天文台进行观测。智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜证实了波尼乌纳的存在。

      “与双子座的观测对于获得高质量的近红外光谱至关重要,该光谱为我们提供了黑洞惊人质量的测量结果,”合著者,斯蒂夫天文台的NASA哈勃研究员Feige Wang说。

      研究人员说,从宇宙诞生之初就发现了类星体,这为研究人员提供了一个难得的机会,可以窥见一个宇宙还很年轻的时代,它与我们今天所看到的完全不同。

      当前的理论表明,在宇宙大爆炸之后的宇宙开始之初,原子之间的距离太远,无法相互作用,无法形成恒星和星系。我们所知道的恒星和星系的诞生发生在大爆炸后约4亿年的电离时代。

      范说:“大爆炸之后,宇宙非常寒冷,因为还没有恒星;没有光。” “第一批恒星和星系的出现花了大约300至4亿年,它们开始使宇宙升温。”

      在加热的影响下,氢分子以一种称为电离的过程被剥离了电子。这个过程仅持续了几亿年,这是宇宙生命中的转瞬即逝,并且是正在进行的研究的主题。

      在电离时代的深处发现了像Pōniuāena之类的类星体,是朝着了解电离过程以及早期超大质量黑洞和大质量星系的形成迈出的一大步。在电离时代,波尼埃纳(Pōniuāena)对银河系之间的物质演化(即星际间介质)施加了新的重要约束。

      范说:“类星体看起来像是在那个时期的中点被检测到的,而我们可以观察到这些物体的事实有助于我们完善那个时期发生的事情。”

      2018年,调查团队宣布发现了迄今为止发现的最遥远的类星体。范说,该物体被指定为J1342 + 0928,比波尼奥那(Pōniuāena)早200万年,这与宇宙标准相差无几。 -美国国家科学基金会国家光学红外天文学研究实验室的两个程序。

      范说:“ 130亿光年中有200万光年的差异,这几乎是平局。”

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