日本科学家发现83个超大质量黑洞,它们和宇宙一样古老

阿尔伯特.爱因斯坦(Albert.Einstein)以几何语言建立了广义相对论之后,德国天文学家卡尔.史瓦西(Karl Schwarzschild)从爱因斯坦的引力场方程中获得了一个“真空解”,这一“真空解”意味着,若极大量的物质集中于极微小的空间中,则集中点的周围会生成一个界面——即“事件视界”——一旦进入“事件视界”中,包括光线在内的一切物质也无法逃脱。此后,美国物理学家约翰.惠勒(John Archibald Wheeler)把这一奇异的天体命名为“黑洞”。

科学界的主流观点认为,若一颗恒星濒临灭亡,其核心在自身重力的作用下会急速地收缩、塌陷和集中,以致于中子间的排斥力也无法阻止这一过程,进而形成了“黑洞”。与人们的成见不同,黑洞并不一定是密度极大的天体,超大质量黑洞的平均密度很低、甚至比空气的密度还低得多——依据史瓦西半径公式R=2GM/c^2,可以推导出黑洞的密度随着半径的增长而减少。近日,日本爱媛大学的天文学家松冈良树率领的研究团队,新发现了83个超大质量黑洞,它们极为古老,与宇宙的年龄相差无几。

日本科学家发现83个超大质量黑洞,它们和宇宙一样古老

(黑洞)

日本国家天文台的斯巴鲁望远镜(Subaru Telescope)建于美国夏威夷的莫纳克亚火山上,松冈良树率领的研究团队在斯巴鲁望远镜上,装配了一种名为“超主焦点相机”的特殊设备,过去的5年里,他们一直用超主焦点相机观测宇宙中的天体。迄今为止,松冈良树和同事们一共发现了83个超大质量黑洞、以及黑洞外围的“类星体”——“类星体”是环绕着超大质量黑洞的巨型灰尘气体盘。

类星体是宇宙中最为明亮的一种天体,它们仅仅存在于黑洞的外围,其质量一般是太阳的数百万倍以上。松冈良树等人发现的83个超大质量黑洞中,最为遥远的一颗距离地球有130.5亿光年,也就是说,“宇宙大爆炸”发生了10亿年之后,这一超大质量黑洞、以及外围的类星体就形成了,类星体放射的光线在宇宙中穿梭了130.5亿年,才被斯巴鲁望远镜接收。

日本科学家发现83个超大质量黑洞,它们和宇宙一样古老

(黑洞)

松冈良树等人的研究表明,宇宙中每一个10^3亿光年的立方体空间中,都存在着一个超大质量黑洞、以及黑洞外围的类星体,这些极为古老的天体十分重要,它们是人类洞悉和研究早期宇宙的窗口。“宇宙大爆炸”发生之后,宇宙中的物质从炽热的亚原子微粒混合物,转变为一些温度更低、更有结构性的物质,大约过了5至7亿年的黑暗时期,宇宙中诞生了第一批恒星,且渐渐变得绚丽夺目、异彩纷呈。

第一批恒星诞生之后,宇宙中的氢气经历了一次再电离,可天文学家们并不清楚是什么天体提供了氢气再电离所需要的能量,他们曾怀疑类星体是能量源,但松冈良树等人的研究表明,类星体不足以提供这么多能量,这一难题仍要悬置下去。

日本科学家发现83个超大质量黑洞,它们和宇宙一样古老

(黑洞)

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