天文学家发现一个质量重达太阳120亿倍的超大型黑洞 _太阳

【天文学家发现一个质量重达太阳120亿倍的超大型黑洞】

一个类星体中发现了质量重达太阳120亿倍的巨大黑洞，类星体是一个亮度极高的巨大天体，中心有一个黑洞，如图所绘。ILLUSTRATION BY ZHAOYU LI, SHANGHAI ASTRONOMICAL OBSERVATORY
（报道）据美国国家地理（撰文：Michael D. Lemonick 编译：陈洁）：天文学家发现了一个质量重达太阳120亿倍的超大型黑洞。虽然这不是目前发现最大的黑洞，但这个黑洞相当年轻。这颗巨星在大爆炸后的8亿7500万年间就膨胀到如此庞大的体积，当时宇宙的年纪只有现在的6% 。天文学家周三将报告发表于《自然》（Nature）期刊，这是个惊人的发现，因为过去巨大黑洞被认为成长相对缓慢，它靠吞噬气体或不小心靠得太近的恒星成长。论文的主要作者、北京大学教授吴学兵提出，「要怎么在这么短的时间内建造出这么大的一个黑洞？」
发光巨兽
吴学兵和他的同事没有直接看见这个黑洞，因为黑洞的定义就是它拥有强大的引力，没有任何东西，包括光，能逃离黑洞。吴学兵的团队用中国、夏威夷、美国亚利桑那和智利的望远镜发现了一颗类星体，类星体拥有巨大的能量，随着周围物质被吸入中心的黑洞，会产生温度极高而明亮的气体。
未参与研究的哈佛大学天文系主任艾夫•里欧布（Avi Loeb）说：「就光度（luminosity）而言，这是我们至今发现的最大怪物，」他说这颗类星体的亮度等于整个银河系亮度的4万倍。所有大星系（包括银河系）的核心都有数个巨大黑洞，但不是所有的黑洞都被超高温气体包围；被超高温气体包围的就称为类星体，正如最近发现的SDSS J010013.021280225.8 。
像所有类星体一样，新发现的这颗看起来就像一般的恒星。即使用最高倍率的望远镜观察，它也只是一个小光点。天文学家们详细分析这个光点之后，才得知它远离地球的速度有多快，也因此得知它离地球有多远（在不断扩张的宇宙中，距离最远的物体以最快的速度飞离彼此。）这也透露了这个类星体与地球的距离有多远：大约是120亿光年。
这颗类星体惊人的亮度让天文学家知道使气体加温的能量有多大，借此又可得知它里面的黑洞有多么巨大。吴学兵说，「我们也看过和这颗类星体同一时期的其他类星体，但是它们的质量都不超过太阳的30亿倍。」
如何建造黑洞

理论家认为，体积相对普通的类星体可能在大爆炸1亿年后形成，当时，宇宙的第一批恒星消耗完核燃料并且塌缩形成黑洞。第一批恒星可能本身也都是巨星，质量重达太阳的一百倍。里欧布说，同时，「星系的密度最高比现在高一千倍，」因此，星系紧密的核心能提供很多气体供黑洞吸食、膨胀。
但上述假设不适用在这个新发现的黑洞上：因为它太大了。德国马克斯．卜兰克天文研究所（Max Planck Institute for Astronomy）的布莱姆•维内曼斯（Bram Venemans）在同步发表于《自然》期刊的评论中写道：「它形成后的大部分时间，一定都在以接近最大速率增加气体。」但这个想法被认为不太可信，因为极亮的类星体射出的光往往会驱散附近的气体，否则这些气体就会被吞噬。
另一个想法是有两个或两个以上的星系很早就融合在一起，它们的黑洞也合而为一。不过，这只有在两个黑洞的质量相当的情况下才行得通。里欧布说，否则质量不平衡会把新生的单一黑洞丢去一边。他提出另一个想法：第一批恒星中某些恒星的质量可能不止是太阳的一百倍或一千倍，而是太阳的一百万倍。他说，「没有什么根本的极限会限制恒星能够到达的最大质量。」
里欧布解释，宇宙初期只要有几颗这样的恒星形成，然后塌缩，「它们就可能启动了超大黑洞的形成。」再加上黑洞吞噬气体的速度可能比理论家长期以来认为的更快，这样一来，像新发现的这个黑洞这种物体的存在也许就没那么令人意外了。这个情境唯一的问题是天文学家无法确定是否曾经有相当于太阳质量一百万倍的恒星存在。里欧布坦言：「我们从没看过那种恒星。但是有了詹姆斯•韦伯太空望远镜（the James Webb Space Telescope）以后就有可能发现了。」詹姆斯•韦伯太空望远镜预计在2018年进入轨道。