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哥本哈根大学的一个天文研究小组发表了在约131亿光年外的宇宙中发现被尘埃覆盖的紧凑天体的研究成果 。
重力强大到连光都无法逃脱的天体“黑洞”是什么?这个天体 ， 对于解开早期宇宙中巨大黑洞的谜团来说 ， 可能会成为重要的存在 。
在约131亿光年外发现的天体“GNz7q”(图像中央红点)这是“哈勃”太空望远镜拍摄的“大熊座”一角 。 在布满无数星系的视野中央 ， 可以看到一个像小红点一样的天体 。
图像中央的小红点就是那个天体 ， 研究小组将其称为“GNz7q” 。 该图像由哈勃太空望远镜的“宽视场照相机3 (WFC3)”和“巡天用高性能照相机(ACS)”的紫外线、可见光、红外线观测数据合成而成
能否成为解开早期宇宙中超大质量黑洞快速增长之谜的关键
近年来 ， 科学家们认为 ， 在大约138亿年前的宇宙大爆炸之后不到10亿年的初期宇宙中 ， 已经存在着质量相当于几亿到十几亿个太阳的超大质量黑洞 。 这样巨大的黑洞(在宇宙的历史中)在短时间内实现了快速增长 ， 天文学家们正致力于研究解开超大质量黑洞的诞生和增长之谜 。
虽然我们无法通过可见光或X射线等电磁波直接观测黑洞 ， 但通过观测黑洞的活动所发出的电磁波 ， 可以间接地捕捉到黑洞的存在 。 例如 ， 我们知道在早期宇宙中 ， 存在着“活动星系核”(AGN ， 从狭窄区域辐射出强烈电磁波的星系中心核)中特别明亮的“类星体(quasar)” 。 以类星体为首的活动星系核的原动力被认为是超大质量黑洞 ， 因此可以推测那个时代已经有巨大的黑洞诞生了 。
根据发表的内容 ， 被认为是类星体原动力的超大质量黑洞 ， 预计是在尘埃丰富的星暴星系(发生爆炸性恒星形成活动的星系)中心开始形成的 。 黑洞吸收周围的物质并成长时 ， 吸积盘(由呈螺旋状落入黑洞的物质构成的圆盘结构)释放出的能量将周围的尘埃和气体吹散 。 最后 ， 成长的超大质量黑洞和闪耀的吸积盘出现在银河的中心 ， 作为类星体被观测 。
星暴星系和类星体都是在大爆炸后7 ~ 8亿年前的宇宙中被发现的 。 但是 ， 将两个天体联系在一起、有望成为解开超大质量黑洞快速增长之谜的关键的天体 ， 迄今为止还没有被发现过 。
研究小组对从哈勃望远镜的观测数据中发现的GNz7q进行了详细调查 ， 发现该天体存在于宇宙大爆炸后约7亿5000万年 。 从X射线到无线电波的光谱(每个波长的电磁波强度)的特性来看 ， GNz7q有可能是星暴星系中心快速成长的黑洞 。 也就是说 ， GNz7q填补了之前未发现的星暴星系和类星体之间的“缺失链接” ， 可能是理解超大质量黑洞起源的重要天体 。
【约131亿光年外发现的天体，能否成为解开黑洞快速增长之谜的关键】GNz7q被认为是宇宙初期发现的超大黑洞的先驱 。 为了更详细地调查GNz7q中潜藏的巨大黑洞及其母星系的成长过程和物理性质 ， 天文学家对预定从2022年夏天开始进行科学观测的新型太空望远镜“詹姆斯·韦伯”寄予了厚望 。
此外 ， 天文学家们对GNz7q被发现的区域也感到非常惊讶 。
实际上 ， 文章开头的图像是以研究早期宇宙中银河的形成和进化为目的而实施的GOODS（Great Observatories Origins Deep Survey)巡天观测中 ， 设定在北天的“GOODS- north”区域的一部分的扩大图 。 GOODS-North是天文学家们研究得最透彻的区域之一 ， 目前被确认为观测史上最远的、距离约134亿光年的银河“GN-z11”也是在这个区域被发现的 。
哥本哈根大学的埃尔·布拉默先生说：“GNz7q的发现是发生在最被研究的天域中心的事情 ， 大发现常常隐藏在我们的眼前 。 我认为在GOODS-North这样有限的领域里发现GNz7q不仅仅是偶然 。 倒不如说 ， 这样的天体的出现率可能比之前想象的要高 。 ”
通过安装在夏威夷国家天文台“斯巴鲁望远镜”上的“超广角主焦相机（HSC）”观测 ， 天文学家已经发现了100个以上关于早期宇宙的类星体 。 如果能进一步发现GNz7q那样的天体 ， 就能统计性地调查在初期宇宙急速成长的超大质量黑洞 。
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