天文学家在极早期宇宙极端狂暴的星系中发现快速增长的黑洞

2023-02-28 06:49:23 来源：cnBeta

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来自德克萨斯大学和亚利桑那大学的天文学家在非常早期的宇宙中已知的最极端的星系之一发现了一个快速增长的黑洞。该星系和其中心的黑洞的发现为最早的超大质量黑洞的形成提供了新的线索。这项新工作发表在《皇家天文学会月报》上。

通过使用阿塔卡马大型毫米阵列（ALMA）--一个位于智利的射电天文台--进行的观测，研究小组确定，包含这个新的超大质量黑洞的星系名为COS-87259，它非常狂暴而极端，形成恒星的速度是我们银河系的1000倍，并且包含价值超过10亿太阳质量的星际尘埃。这个星系因这种强烈的恒星形成的爆发和其中心不断增长的超大质量黑洞而闪闪发光。

这个黑洞被认为是一种新型的原始黑洞--一个被宇宙"尘埃"严重笼罩的黑洞，导致其几乎所有的光都是在电磁波谱的中红外范围内发射出来的。研究人员还发现，这个不断增长的超大质量黑洞（经常被称为活跃的星系核）正在产生一股强大的物质喷流，以接近光速的速度穿过宿主星系。

今天，质量比我们的太阳大几百万到几十亿倍的黑洞位于几乎所有星系的中心。这些超大质量黑洞最初是如何形成的对科学家来说仍然是一个谜，特别是因为其中几个物体是在宇宙非常年轻时发现的。由于来自这些光源的光线需要很长时间才能到达我们身边，所以我们看到的是它们过去存在的样子；在这种情况下，大爆炸后仅仅7.5亿年，大约是目前宇宙年龄的5%。

这个新物体特别令人吃惊的是，它是在通常用于探测类似物体的相对较小的天空中被发现的，不到满月的10倍，这表明在非常早期的宇宙中可能有成千上万的类似来源。这完全出乎以前数据的预料。

这个系统由一对星系组成，被称为IC 694和NGC 3690，它们在大约7亿年前进行了一次亲密接触。作为这种互动的结果，该系统经历了一场激烈的恒星形成的爆发。在过去的15年里，有6颗超新星在银河系的外围爆炸，使这个系统成为一个杰出的超新星工厂。资料来源：NASA、ESA、哈勃遗产小组（STSCI/AURA）-ESA/哈勃合作组织和A.Evans（弗吉尼亚大学，夏洛茨维尔/NRAO/斯通溪大学）

在非常早期的宇宙中，我们所知道的唯一另一类超大质量黑洞是类星体，它们是活跃的黑洞，相对来说不受宇宙尘埃的遮蔽。这些类星体在与COS-87259相似的距离上极为罕见，在整个天空中只有几十颗。COS-87259及其黑洞的惊人发现提出了关于非常早期的超大质量黑洞的丰度，以及它们通常形成的星系类型的几个问题。

论文的主要作者、现在是德克萨斯大学奥斯汀分校的博士后Ryan Endsley说："这些结果表明，非常早期的超大质量黑洞经常被尘埃严重遮蔽，这也许是它们的宿主星系中强烈的恒星形成活动的结果。这是其他人几年来一直在预测的事情，看到第一个支持这种情况的直接观测证据真的很令人兴奋。"

类似的天体类型已经在更局部的现今宇宙中被发现，如上图所示的Arp 299。在这个系统中，两个星系撞在一起，产生了强烈的星爆，以及两个星系中的一个正在成长的超大质量黑洞的严重遮蔽。

恩德斯利补充说："虽然没有人预料到会在非常早期的宇宙中发现这种天体，但它的发现使我们朝着更好地理解亿万太阳质量的黑洞是如何在宇宙寿命的早期形成的，以及最大质量的星系是如何首先演化的方向迈出了一步。"

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