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科学家最新发现的83个超大质量黑洞年龄有多大？

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发布时间：2020-12-06加入收藏来源：互联网点击：

科学家最新发现的83个超大质量黑洞年龄有多大？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

超大质量黑洞在宇宙中其实是很普遍的，并且它们的寿命都是很长的，但科学家现在还不清楚这些超大质量黑洞到底是何时形成的，以及在早期的婴儿宇宙中这类天体到底存在多少。

这次最新发现的83个超大质量黑洞准确的说是83由超大质量黑洞提供动力的类星体，因为以超大质量黑洞为中心的类星体释放的能量可以是一个星系的几千倍，它们像宇宙中的灯塔，放射出十分耀眼的光芒，即使远在百亿光年之外也能够被探测到。

来自日本和美国的研究小组利用数字光学成像照相机，即HSC（Hyper Suprime-Cam）采集数据。这套装置安装在位于夏威夷茂纳克山顶的日本斯巴鲁望远镜（昂星团望远镜）上。HSC的研究小组在5年的时间里，用300个夜晚的望远镜观测天空，在众多的星状核物质探测数据中选择了一些疑似的候选类星体。然后，他们利用了三台大型望远镜（口径8.2米的斯巴鲁望远镜，口径8米智利的双子座南部望远镜，西班牙拉帕尔玛岛上10.4米的加那利望远镜）进行了一场密集的观测运动，获得了这些候选者的光谱。最后确定了83颗以前不为人知的遥远类星体。

下图：日本的斯巴鲁望远镜

这些类星体中的黑洞形成时宇宙的年龄只有现在的5%，可以说这些黑洞几乎与宇宙本身一样古老。如果把宇宙从大爆炸到现在的时间长度比作一个100米长的足球场上，地球和我们的太阳系要走到距离底线33米处才会出现，地球生命就在距离底线28米内出现，而恐龙则在距离球门1米线的中间就已经灭绝了。所有的人类历史，从原始人开始直立行走，都发生在离球门线不到一英寸的地方。而这83个超大质量黑洞在这个时间轴上，是出现在开始的6米的线上，就在大爆炸之后不久。

如此巨大而密集的物体能在宇宙大爆炸后这么短的时间内形成，确实出乎意料。了解黑洞是如何在早期宇宙中形成的，以及它们有多普遍，对现在的宇宙学模型是一个挑战。这一次发现大大增加了早期宇宙已知黑洞的数量，并首次揭示了这些超大质量黑洞在宇宙历史早期是多么普遍。此外，它还提供了关于黑洞对宇宙最初10亿年早期气体物理状态的影响和一些新见解。上图是由斯巴鲁上的HSC拍摄的，光线来自已知的最遥远的类星体之一，它由一个距离地球130.5亿光年的超大质量黑洞提供能量。


这次新发现的83颗遥远类星体加上之前发现的已知区域的的17个类星体，研究人员发现，宇宙早期超大质量黑洞的平均间距约为10亿光年。换句话说，如果将那时的宇宙分成很多长宽高各10亿光年的立方体，那么每个立方体的中心都有一个超大质量黑洞。这次发现的类星体样本距离我们约130亿光年，目前认为宇宙的年龄是138亿光年，所以，当这些超大质量黑洞形成时，宇宙的年龄最多只有8亿岁，对于宇宙来说，确实是处在一个婴儿时期。

上图中那些红点，都是一个超亮的类星体能量核，中心就是超大质量黑洞。我们看到的是它们130亿年前的样子。天文学家认为，宇宙中的氢曾经是中性的，但在大爆炸后的最初几亿年间，大约在第一代恒星、星系和超大质量黑洞诞生的时候，氢被“重新电离”成质子和电子。这算是宇宙历史上的一个里程碑，但天文学家仍然不能确定是什么因素提供了这些令人难以置信的能量，可以引起宇宙中的氢再电离。这次发现的83个类星体让天文学家提出了一个假设，在早期宇宙中，类星体的数量比现在探测到的多得多，正是这些拥有巨大能量的类星体导致了这个宇宙中的氢重新电离。如同上图类星体的艺术图片中，一个超大质量的黑洞位于中心，聚集在它上面的物质发出大量的光与能量影响着周围的空间。

回答于 2019-09-11 08:43:50

科学家已经发现了83个超大质量黑洞，几乎与已知的宇宙一样古老。这项研究中的这些黑洞是通过它们的光度来确定的 - 下文图像中的红点。这些点中的每一个都是超亮的活性能量核，形成超大质量黑洞。气体聚集在中心。

负责本周发布的报告的团队使用三台大型望远镜。这些望远镜是斯巴鲁望远镜; 智利的双子座南站望远镜和西班牙拉帕尔玛岛上的加那利大型望远镜。他们使用HSC获得的数据观察了潜在黑洞活动的候选者。

“Hyper Suprime-Cam”（HSC）太空研究相机是日本国家天文台斯巴鲁望远镜的一部分。

这些超大质量黑洞的年龄大约为130亿年。目前对宇宙大爆炸的估计设定在大约133亿年前，而地球是在大约45亿年前形成的。这使得这些最密集和最大规模的天体形成在我们宇宙第一次扩张后仅约3亿年。

下面你会看到艺术家对超大质量黑洞的印象 - 类星体，从其中心发出大量的光度和能量。此图片由Yoshiki Matsuoka提供。

关于这一主题的更多信息可以在《天体物理学杂志》和日本天文台出版物上发表的一系列论文中找到。