最遥远的类星体发现了关于黑洞如何生长的信息

由亚利桑那大学领导的一组天文学家观测到距离地球130.3亿光年的发光类星体，这是迄今为止发现的最遥远的类星体。类星体的历史可追溯到大爆炸之后的6.7亿年，当时宇宙仅是其当前年龄的5％，类星体拥有一个超大质量的黑洞，相当于16亿个太阳的总质量。除了是最遥远且最早的类星体，该天体也是同类中的第一个，它显示出过热气体流出的风从黑洞周围逸出的五分之一。光速。除了揭示强类星体驱动的风之外，新观测还显示了类星体（正式名称为J0313-1806）所在的宿主星系中强烈的恒星形成活动。

研究人员将在1月11日至15日举行的美国天文学会第237次会议的新闻发布会和科学演讲期间，介绍他们的发现，这些发现已被发表在《天体物理学期刊快报》上。

三年前发现了婴儿宇宙中类星体的先前记录保持者。 UArizona团队也为这一发现做出了贡献。类星体被认为是由于大量物质吞噬周围的物质（例如气体或什至整个恒星）而产生的，从而导致了过热物质的漩涡（称为吸积盘）在黑洞周围旋转。由于涉及巨大的能量，类星体是宇宙中最明亮的光源之一，通常比它们的宿主星系更耀眼。

尽管J0313-1806比以前的记录保持者仅相距2000万光年，但新的类星体的重量是其两倍。这标志着宇宙学的重大进步，因为它对早期宇宙中黑洞的形成提供了最强的约束。

＆＃34;这是超大质量黑洞如何影响其周围的宿主星系的最早证据，＆＃34;这篇论文的主要作者费格·王（Feige Wang）说，她是阿里桑纳（UArizona）管家天文台的哈勃研究员。 ＆＃34;从遥远星系的观察中，我们知道这是必须发生的，但我们从未见过如此早在宇宙中发生。

在宇宙还很小的时候，类星体已经积聚了数百万甚至数十亿个黑洞，这给科学家们带来了挑战，他们试图解释它们是如何在没有时间的情况下诞生的。关于黑洞形成的一种普遍接受的解释是，一颗恒星在生命尽头以超新星的形式爆炸并坍塌成黑洞。当此类黑洞随着时间的流逝而合并时，从理论上讲，它们可以成长为超大质量的黑洞。但是，就像每年要花一美元来建立退休基金一样，这需要很多人才能毕生，其中的类星体有点像百万富翁。他们一定是通过其他方式获得了质量。

新发现的类星体通过排除在如此短的时间尺度上形成超大质量黑洞的两个当前模型，提供了新的基准。在第一个模型中，它主要由氢组成，缺乏构成后来恒星的大多数其他元素，包括金属，它们在年轻的银河系中形成了第一代恒星，并为新生的黑洞提供了食物。第二个模型涉及密集的星团，这些星团从一开始就坍塌成一个巨大的黑洞。

然而，根据发现它的团队，类星J0313-1806拥有一个黑洞，该黑洞太大，无法用上述情况解释。研究小组计算得出，如果黑洞的中心早在大爆炸之后就形成了1亿年，并且以尽可能快的速度增长，那么它仍然必须至少有10,000个太阳质量。

＆＃34;告诉您，无论您做什么，这个黑洞的种子一定是由不同的机制形成的，共同作者范晓辉，摄政教授和UArizona天文学系副主任说。 ＆＃34;在这种情况下，涉及大量原始冷氢气的气体直接塌陷到种子黑洞中。

由于这种机制不需要完整的恒星作为原料，因此它是唯一一种在类星体如此早期就允许类星体J0313-1806的超大质量黑洞增长到16亿太阳质量的机制。范解释说，这就是使新记录类星体如此有价值的原因。

＆＃34;一旦您降低了红移，所有模型都可以解释那些距离较远且质量较小的类星体的存在，他说。 ＆＃34;为了使黑洞增长到我们在J0313-1806中看到的大小，它必须以至少10,000太阳质量的种子黑洞开始，而这只有在直接崩溃的情况。＆＃34;

新发现的类星体似乎提供了对宇宙黎明时银河系生命的难得一见，当时许多已经变慢或停止了很久的银河系成形过程仍在如火如荼地进行着。

根据当前的星系演化模型，超大质量黑洞在其中心生长可能是星系最终停止制造新恒星的主要原因。类星体的作用就像是一个具有宇宙比例的喷灯一样，会猛烈地轰炸周围的环境，有效清除其宿主星系中的大量冷气体，而冷气体则是形成恒星的原材料。

＆＃34;我们认为这些超大质量的黑洞是许多大星系在某个时刻停止形成恒星的原因，＆＃34;范说。 ＆＃34;我们观察到此＆＃39;在较低的红移下，但是直到现在，我们还不知道这个过程在宇宙历史中是如何开始的。这种类星体是最早可能在很早的时候就发生淬灭的证据。

通过测量类星体的光度，Wang的团队计算出，其中心的超大质量黑洞平均每年吸收相当于25个太阳的质量当量，这被认为是其质量较高的主要原因。速度热等离子风以相对论速度吹入周围的星系。为了进行比较，银河系中心的黑洞大部分处于休眠状态。

而且，虽然银河系每年以大约一个太阳质量的悠闲速度形成，但J0313-1806却在同一时期产生了200个太阳质量。

＆＃34;这是一个相对较高的恒星形成率，类似于在类似年龄的其他类星体中观察到的，它告诉我们恒星的增长非常快，＆＃34;王说。

这些类星体可能仍在建立其超大质量黑洞的过程中。范加了。随着时间的流逝，类星体的流出物加热并把所有气体排出银河系，然后黑洞不再有东西可以吃了，并且会停止增长。这是有关这些最早的质量及其类星体如何生长的证据。＆＃34;

报告的第二作者，由Steward天文台的Peter A. Strittmatter研究员表示，研究人员期望在同一时期找到更多的类星体，包括潜在的新纪录破译者。杨和范正在智利Las Campanas天文台的6.5米Magellan Baade望远镜上进行观测，发现了晚上J0313-1806。

＆＃34;类星体调查涵盖了一个非常广阔的领域，使我们能够扫描几乎一半的天空，＆＃34;杨说。 ＆＃34;我们选择了更多的候选人，我们将根据这些候选人进行更详细的观察。

研究人员希望通过未来的观察发现更多关于类星体的秘密，尤其是目前计划于2021年发射的NASA的James Webb太空望远镜。

＆＃34;使用地面望远镜，我们只能看到一个点光源，＆＃34; 王说。 ＆＃34;未来的观察可能使更详细地解析类星体成为可能，显示类星体的流出结构以及风向其星系延伸的距离，这将使我们对它的演化阶段有了更好的了解。 34; 详细信息：＆＃34;宇宙中最遥远的类星体，＆＃34; 王菲格[238]，1月12日，下午4：10-4：20 美东时间。 aas.org/meetings/aas237