據美國國家航空航天局(NASA)官網(wǎng)近日報道，一個(gè)國際天文學(xué)家團隊通過(guò)錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺(CXO)在早期宇宙中發(fā)現了一個(gè)黑洞，它被氣體所覆蓋，是迄今發(fā)現的距離最遠的黑洞，誕生于大爆炸后 8 億年，距今約 130 億年。

　　這是人們在早期宇宙中發(fā)現的首個(gè)被氣體隱藏的黑洞。研究人員認為，誕生于宇宙早期的黑洞可能很多都很隱蔽，未被發(fā)現，對其進(jìn)行深入研究有助于揭示黑洞的生長(cháng)歷程。

　　迷霧遮蔽的類(lèi)星體

　　超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量是太陽(yáng)的數百萬(wàn)到數十億倍，通常通過(guò)吞噬周?chē)镔|(zhì)而不斷長(cháng)大?？焖偕L(cháng)的黑洞會(huì )在周?chē)恍∑瑓^域產(chǎn)生大量輻射?？茖W(xué)家認為這個(gè)極其明亮、緊湊的光源是類(lèi)星體(quasar)。

　　目前的理論認為，在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞成長(cháng)的早期階段，稠密的氣體云會(huì )將物質(zhì)輸送到其周?chē)膱A盤(pán)內，而這個(gè)盤(pán)狀區域會(huì )遮蔽或隱藏類(lèi)星體的大部分強光。隨著(zhù)黑洞吞噬物質(zhì)并變得更加龐大，氣體云被逐漸耗盡，黑洞及其明亮的圓盤(pán)才開(kāi)始“現形”。

　　研究團隊負責人、智利天主教大學(xué)的法比奧·維托說(shuō)：“發(fā)現尚在隱蔽階段的類(lèi)星體十分難得，因為其大部分輻射都被吸收了，目前的儀器無(wú)法探測到。多虧了 CXO 以及X射線(xiàn)穿透云層的能力，我們終于將其‘活捉’。”

　　此次最新發(fā)現來(lái)自于科學(xué)家們對一顆名為 PSO167-13 的類(lèi)星體的觀(guān)察。這顆類(lèi)星體最初由位于夏威夷的“泛星計劃”(Pan-STARRS)發(fā)現。“泛星計劃”和其他光學(xué)觀(guān)測已經(jīng)發(fā)現了約 200 顆類(lèi)星體，它們在宇宙還不到 10 億歲時(shí)就已發(fā)出明亮的光芒。

　　光學(xué)觀(guān)測方法只能有效探測到未被遮蔽的黑洞。因為甚至由氣體和塵埃所構成的薄薄的云層都會(huì )限制儀器檢測到的輻射范圍。所以科學(xué)家一開(kāi)始認定 PSO167-13 也來(lái)自一個(gè)未被遮蔽的黑洞。

　　為了驗證這一想法，維托的團隊通過(guò)使用錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺觀(guān)測了 PSO167-13 和其他 9 個(gè)類(lèi)星體。經(jīng)過(guò) 16 個(gè)小時(shí)的觀(guān)測，僅從 PSO167-13 中檢測到 3 個(gè)X射線(xiàn)光子，它們均具有較高能量。由于低能X射線(xiàn)比高能X射線(xiàn)更容易被吸收，因此可能的解釋是，此次觀(guān)測的類(lèi)星體被氣體高度遮蔽，科學(xué)家們只能探測到高能X射線(xiàn)。

　　研究報告撰寫(xiě)者之一、賓夕法尼亞州立大學(xué)帕克分校的尼爾·勃蘭特說(shuō)：“正如我們所預期的那樣，其他 9 個(gè)所觀(guān)測到的類(lèi)星體都未被遮擋。但 PSO167-13 完全出乎了我們的預料。這就像你想觀(guān)察一只飛蛾，卻直接發(fā)現了它的繭。”

　　伴星星系又添猜想

　　此外，科學(xué)家們還發(fā)現，PSO167-13 所在的星系擁有一個(gè)緊密的伴星星系。該星系是由位于智利的阿塔卡瑪大毫米陣列(ALMA)和哈勃太空望遠鏡(HST)發(fā)現。由于這兩個(gè)星系過(guò)于“親密”，且X射線(xiàn)源又很微弱，研究小組無(wú)法確定新發(fā)現的X射線(xiàn)輻射與類(lèi)星體 PSO167-13 有關(guān)，還是與其伴星星系有關(guān)。

　　如果X射線(xiàn)來(lái)自類(lèi)星體本身，那么天文學(xué)家需要解釋?zhuān)瑸槭裁搭?lèi)星體在X射線(xiàn)波段高度模糊，而在可見(jiàn)光波段卻并非如此。一種可能性是，在進(jìn)行光學(xué)觀(guān)測和X射線(xiàn)觀(guān)測之間的三年間，類(lèi)星體的隱蔽性急劇增加。

　　另一方面，如果X射線(xiàn)來(lái)自伴星星系，那么它代表著(zhù)科學(xué)家們在 PSO167-13 附近發(fā)現了一個(gè)新的類(lèi)星體。這將是科學(xué)家們迄今探測到的最遙遠的一對類(lèi)星體。

　　不管哪種情況，錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺探測到的類(lèi)星體將是迄今被觀(guān)測到的最遙遠的類(lèi)星體，誕生于宇宙大爆炸后 8.5 億年的 PSO167-13 打破了此前保持的 13 億年的紀錄。研究人員計劃進(jìn)行后續觀(guān)察來(lái)分辨X射線(xiàn)來(lái)源，同時(shí)尋找更多高度隱蔽的黑洞樣本。

　　意大利博洛尼亞國際宇宙研究中心的羅伯特·吉利說(shuō)：“我們懷疑，早期宇宙中的大多數超大質(zhì)量黑洞都是隱蔽的。因此，對它們進(jìn)行探測和研究至關(guān)重要，有助于了解它們是如何快速成長(cháng)到 10 億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。”
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