揭秘早期宇宙中天体怪物 _宇宙

存在于早期宇宙中的罕见巨型黑洞需要宇宙理论学家重新审视
在21世纪这样具有人类文明迄今最高端的宇航技术以及发展最迅猛的时期，也是一个充满想象力的年代，各种科幻小说中充满了关于时间机器的描述，然而，虽然我们目前对时间机器的构思仅仅是停留在科幻阶段，但是在我们现实生活中确实有“时间机器”的存在。作为一名天文学家是幸运的，因为天文望远镜就是一台“时间机器”，是一台研究宇宙过去的时间机器。近日，著名的《自然》杂志刊登了一篇论文，介绍了我们对早期宇宙的研究成果以及在宇宙诞生之初的存在的“怪物天体” 。
由天文学家丹尼尔（Daniel Mortlock）领导的一个研究小组在南非的一处射电望远镜开展研究工作，旨在这个夏天内探讨在早期宇宙中存在的氢。其中的一个合作研究人员在进行邮件交流时也提到了在遥远的宇宙空间中存在的类星体以及类星体周围的空间环境。
研究人员提到的类星体编号为ULAS J1120+0641，使用位于美国夏威夷的双子座北站天文台，其与位于智利的南站天文台共同组建了横跨赤道的天文观测网。而有北站天文台于去年的11月份记录了这个类星体的光谱分析数据，同时测量到其红移值达到了7.085 。这意味着，这个遥远的类星体存在于宇宙诞生之后的7亿年内，也是就是在130亿年以前，这个时期的宇宙中发生了哪些重大的事件，我们对此还知之甚少，而对这段宇宙时期的研究也成果显然是具有跨时代的意义，这同时也说明了，天文望远镜的确是一台“时间机器”，让我们看到了过去。
在宇宙诞生的初期，极高的温度使得电子和质子以离子态的形式存在，随着宇宙的温度逐渐冷却下来，这些电子和质子就会复合成中性氢原子，这时候的宇宙空间就是几乎呈中性，这与我们目前宇宙空间高度电离的事实是相反的，因而，宇宙在早期时存在一个再电离的过程，这个过程是当宇宙中第一代恒星出现时，恒星发出光使得周围宇宙空间产生电离，而在类星体的周围，这些中性氢也会被电离，这个过程被认为是星系形成和演化阶段的重要时期，同时我们对这段早期宇宙也是知之甚少。
目前，包括南非射电望远镜在内的多个地面观测站正在寻找这些氢的信号。并针对不同红移的天体进行不同的调整。有几个观测到的类星体红移值达到了6左右，这大概是对应宇宙大爆炸之后的10亿年，这段时期也就是再电离过程的结尾阶段了。但是，根据宇宙微波背景辐射的研究显示，再电离过程持续了很长的一段时期，因而，我们将所有红移值在12以内的所有相关天体进行的频率覆盖。
然而，天文学家可进一步对类星体ULAS J1120+0641进行观测的时候，看起来其不同于红移值为6的其他天体，在其周围还存在着相对较多的中性氢，大约到达了10%的量。当然，仅仅是一个类星体的观测数据并不能说明再电离时期比理论中的延长了，这仅仅是个初步的开始，更多的分析结果得出在这个时期的宇宙中，恒星等天体周围还存在着10%以上的中性氢，那才能得出再电离过程比想象中的要长。诸如此类的研究目前在多个天文台进行，试图通过类星体的光谱分析推测出在再电离时期的宇宙中的奥秘。
针对这个研究发现，天文学家丹尼尔认为这个结果并不是非常地惊讶，在不久前也曾有一篇关于早期宇宙类星体红移的研究中提到，我们可能不会观测到足够数量的类星体来支持在红移值达到6的那段宇宙时期还存在着大量的未被电离的中性氢，而如果红移值是为5呢，红移值5的宇宙时期若观测到比这个情况还多的中性氢原子，那又如何解释宇宙的再电离过程所对应的宇宙时期呢，而这个情况也许会更低，再电离的的过程或许会更长。
而对这颗类星体ULAS J1120+0641中更加引人注目的是其中所蕴藏的黑洞的能量大小。根据天文学家的观测估计，其质量大约是我们太阳质量的20亿倍。这个级别的黑洞在我们今天的宇宙应该说并不是什么稀奇古怪的东西，超大质量黑洞经过百亿多年的宇宙演化，对现今而言并不罕见。然而，这个级别的黑洞在宇宙诞生后的7.7亿年就出现，这个规模在当时的宇宙中还算是一个“怪物级”的天体，而达到这一级别的需要来自更大质量的恒星死亡事件。
但是，也有其他的天文学家认为，这个在早期宇宙中存在的“怪物级”黑洞是由许多小黑洞合并而成的。但是，无论是哪种方式形成的，可以肯定的是，在这个时期的宇宙空间中确实存在着这样一个大黑洞，这对那些宇宙理论学家来说是个不眠之夜。
【揭秘早期宇宙中天体怪物】
腾讯科技讯（Everett/编译）