科学家从宇宙的“宇宙黎明”调查超大质量黑洞祖先

By Elizabeth Howell 

2022/4/15

Science & Astronomy

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在我们宇宙历史的早期，一个奇怪的天体形成了。研究档案数据中的这个天体，科学家们现在发现它似乎是介于一个星系和一个类星体（由像一个我们太阳质量的十亿倍一样的黑洞驱动的遥远天体）之间某个地方。

在一项新研究中研究该天体的研究人员已经将这个被标榜为GNz7q的天体叫“一个超大质量黑洞的祖先”，因为它被在大爆炸发生后刚好7.5亿年创造，在138亿年前引发了我们的宇宙。

主要研究作者哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所的博士后研究员藤本诚司在一份大学声明中说，“这个被发现的天体连接两个罕见的天体群即尘埃星爆和发光类星体，从而为朝向理解在早期宇宙中超大质量黑洞的快速增长提供一个新的途径”。

艺术家的一个来自宇宙早期日子的尘埃的宇宙天体的描绘。 (Image credit: ESA/Hubble, N. Bartmann)

该团队在由哈勃太空望远镜通过一个叫“大天文台起源深空堪查”（GOODS）的项目收集的档案数据中发现了该天体，该项目将哈勃望远镜和其他太空天文台联系起来来勘察深空宇宙，按照巴尔的摩太空望远镜研究所，该研究所操作哈勃。

用最新技术和模型重新审视这样的档案数据通常会做出新发现，但这个奇怪的天体仍然值得注意，因为它位于一个叫大天文台起源深空堪查北部的被很好研究的天空块中。

新研究的合着者和哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所的天文学家噶布列尔布拉默在一份声明中说，“GNz7q是一个独特的发现，刚好被发现在一个着名的被很好研究的天空场的中心------它表明大发现通常能被刚好隐藏在你面前，在相对较小的大天文台起源深空堪查北部勘察区域内发现GNz7q是不太可能的只是'愚蠢的运气'，而是这样的来源的流行可能事实上比以前想的要高得多”。

右侧图像中的红点标记GNz7q，左侧的面板显示这个天体在大天文台起源深空堪查北部中的位置。 (Image credit: NASA, ESA, Garth Illingworth (UC Santa Cruz), Pascal Oesch (UC Santa Cruz, Yale), Rychard Bouwens (LEI), I. Labbe (LEI), Cosmic Dawn Center/Niels Bohr Institute/University of Copenhagen, Denmark)

GNz7q位于一个强烈的恒星诞生区域，在一个大约比我们自己的星系银河系更快1600倍形成恒星的星系中。研究人员在同一份声明中说，随这些这些恒星被形成，它们产生宇宙尘埃，这造成这个星系在红外光中发光 ------如此明亮以至于它的尘埃使它比它那个纪元的任何其他已知天体都更亮。

研究人员认为GNz7q代表一个在宇宙历史的早期还没有被发现的过渡阶段。研究小组提出该天体的起源可能会告诉科学家更多关于超大质量黑洞如何演化，因为它可能揭示更多关于气体和尘埃相互作用怎样影响一个黑洞的生长。

布拉默在哥本哈根大学的声明中说，“尽管甚至在宇宙的最早纪元发光的类星体就已经被发现，但在类似的纪元黑洞和它的恒星爆发宿主的快速增长过渡阶段还没有被发现”。

布拉默补充说，鉴于GNz7q的属性与该理论匹配的很好，表明“GNz7q是在尘埃恒星核心的黑洞过渡、快速生长阶段的第一个例子，一个后来超大质量黑洞的祖先”。

在围绕地球轨道上看到的哈勃太空望远镜。 (Image credit: NASA)

该团队计划从高分辨率勘察搜索其他数据集，以及来自詹姆斯韦伯太空望远镜的即将发布的信息应该在六月左右看到第一缕曙光。

藤本说，“用詹姆斯·韦伯望远镜充分的特征化这些天体并更详细的探测它们的演化和制成的物理学将变得可能。一旦正常运行，韦伯将有能力来决定性地确定这些快速增长的黑洞真的是有多普遍“。

基于这项研究的一项研究于周三（4月13日）发表在《自然》杂志上。