早期宇宙中发现的怪物黑洞

2020-06-26 22:36:33

天文学家发现了迄今发现的距离第二远的类星体。它是第一颗获得夏威夷本土名字Poniua&Ena的类星体。数据显示,为波尼亚埃纳提供动力的超大质量黑洞质量惊人,挑战了当前关于超大质量黑洞是如何在年轻的宇宙中形成和成长的理论。

天文学家利用夏威夷的三个Maunakea天文台:W.M.Keck天文台、国际双子座天文台、美国国家科学基金会NOIRLab的一个项目和夏威夷大学拥有的英国红外线望远镜(UKIRT)发现了第二遥远的类星体。它是第一颗获得夏威夷本土名字的类星体,Poniua';Ena,意思是看不见的旋转的创造之源,周围环绕着夏威夷语言中的辉煌。

Poniua';ENA只是在宇宙红移大于7.5的距离内探测到的第二个类星体,它拥有的黑洞是同时代已知的其他类星体的两倍大。这些大质量黑洞在这么早的时候存在,挑战了当前关于超大质量黑洞是如何在年轻的宇宙中形成和生长的理论。

类星体是宇宙中能量最高的物体,由它们的超大质量黑洞提供动力,自从它们被发现以来,天文学家一直热衷于确定它们在我们的宇宙史上第一次出现的时间。通过在广域巡天中系统地搜索这些稀有天体,天文学家在2018年发现了距离最远的类星体(命名为J1342+0928),现在发现了第二远的类星体--波尼亚ENA(或J1007+2115,红移7.515)。在宇宙大爆炸仅7亿年后离开类星体后,从波尼亚-埃纳观测到的光在太空中穿行了130亿年。

来自凯克天文台和双子座天文台的光谱观测显示,为波尼亚提供能量的超大质量黑洞的质量是太阳的15亿倍。

亚利桑那大学斯图尔德天文台博士后助理、该研究的主要作者杨金义(音译)表示,波尼亚埃纳是宇宙中已知的最遥远的天体,拥有超过10亿太阳质量的黑洞。

对于一个如此大小的黑洞在宇宙早期形成,它需要在大爆炸后1亿年左右从一个10000个太阳质量的种子黑洞开始,而不是从一个小得多的黑洞成长起来,这个黑洞是由一颗恒星坍塌形成的。

亚利桑那大学(University Of Arizona)董事教授、天文学系副院长范晓慧(音译)说,宇宙是如何在其历史这么早的时候就产生这么大质量的黑洞的?--范晓慧(音译)是亚利桑那大学(University Of Arizona)天文学系的教授兼副系主任。这一发现对早期宇宙中的黑洞形成和增长理论提出了迄今最大的挑战。

目前的理论认为,我们所知的恒星和星系的诞生始于再电离时代,开始于大爆炸后大约4亿年。第一批巨型黑洞的成长被认为发生在宇宙历史上的同一时代。

像Poniua&Ena这样深入再电离时代的类星体的发现,是理解这种再电离过程以及早期超大质量黑洞和大质量星系形成的一大步。在再电离时代,Poniua&ENA对星系(星际介质)之间的物质演化施加了新的和重要的限制。

埃纳的行为就像一座宇宙灯塔。该研究的合著者、加州大学圣巴巴拉分校物理系教授约瑟夫·亨纳维(Joseph Hennawi)说,当它的光线长途跋涉走向地球时,它的光谱会被星际介质中扩散的气体改变,这让我们能够准确地定位再电离的时代发生的时间,#34;合著者约瑟夫·亨纳维(Joseph Hennawi)是加州大学圣巴巴拉分校(University of California,Santa Barbara)物理系的教授。

杨的团队首先发现了可能的类星体Poniua Ena,此前他们梳理了大范围的调查数据,如UKIRT半球调查和位于毛伊岛的夏威夷大学天文研究所的泛星望远镜的数据,之后他们发现了Poniua Ena可能是类星体的一种现象。在此之前,他的团队在梳理了UKIRT半球调查和夏威夷大学天文研究所在毛伊岛的泛星望远镜数据后,首次发现了Poniua Ena这一可能的类星体。

2019年,研究人员使用双子座天文台的GNIRS仪器和凯克天文台的近红外回声光谱仪(NIRES)观察了这个物体,以确认波尼亚埃纳的存在。

来自双子座的初步数据表明,这可能是一项重要的发现。我们的团队在几周后就安排了在凯克的观测时间,恰到好处地利用凯克的NIRES光谱仪观测了这颗新的类星体,以确认其极高的红移并测量其黑洞的质量,“该研究的合著者、加州大学欧文分校物理与天文学系教授亚伦·巴思(Aaron Barth)说。

资料由W.M.Keck天文台提供。注意:内容可以根据样式和长度进行编辑。

杨锦仪,王菲戈,范晓慧,约瑟夫·F·亨纳维,弗雷德里克·B·戴维斯,岳明浩,爱德华多·巴纳多斯,吴学兵,布拉姆·维曼斯,Aaron J.Barth,Fuyan Bian,Konstantina Boutsia,Roberto DeCarli,Emanuele Paolo Farina,Richard Green,Linhua酱,江-陶力,Chiara Mazzucchelli,Fabian Walter。pōniuā';ena:一个发光的z=7.5类星体,拥有一个15亿太阳质量的黑洞。2020年天体物理杂志通讯[链接]

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