天文学家在哈勃数据档案中发现了潜伏的超大质量黑洞前体

一个由天文学家组成的国际团队利用美国宇航局/欧洲航天局哈勃太空望远镜和其他空间和地面天文台的档案数据，发现了遥远的早期宇宙中一个独特的物体，它是恒星形成星系和最早的超大质量黑洞之间的关键联系。这是宇宙历史上第一个如此早被发现的天体，它一直潜伏在夜空中研究得最透彻的区域之一，而没有被人注意到。

天文学家一直在努力理解早期宇宙中超大质量黑洞的出现，自从这些物体在相当于大爆炸[1]后7.5亿年的距离被发现以来。在尘土飞扬的早期恒星形成星系中，快速增长的黑洞已经被理论和计算机模拟所预测，但直到现在它们还没有被观测到。然而，现在，天文学家报道发现了一个物体——他们称之为GNz7q——它被认为是在早期宇宙中发现的第一个如此快速增长的黑洞。来自高级观测相机的哈勃档案数据帮助该团队研究了黑洞吸积盘的致密紫外线辐射，并确定GNz7q在大爆炸后仅存在7.5亿年。

“我们的分析表明，GNz7q是在一个星爆星系的尘埃核心中快速增长的黑洞的第一个例子，其时期接近宇宙中已知的最早的超大质量黑洞。”丹麦哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所的天文学家藤本清二解释道，他也是描述这一发现的论文的主要作者。“该物体在电磁波谱上的特性与理论模拟的预测非常一致。”

目前的理论预测，超大质量黑洞开始于充满尘埃的恒星形成“星爆”星系的核心，然后驱逐周围的气体和尘埃，形成极其明亮的类星体。虽然它们非常罕见，但尘埃星爆星系和发光类星体都在早期宇宙中被发现过。研究小组认为GNz7q可能是这两类物体之间的“缺失环节”。

“GNz7q提供了这两个罕见种群之间的直接联系，并为理解宇宙早期超大质量黑洞的快速增长提供了新的途径，”Fujimoto继续说。“我们的发现是我们在后期观察到的超大质量黑洞的一个前兆。”

虽然对该团队数据的其他解释不能完全排除，但观测到的GNz7q属性与理论预测非常一致。GNz7q的主星系正在以每年1600个太阳质量的恒星数量([2])形成恒星，GNz7q本身在紫外光波段很亮，但在x射线波段很暗。该研究小组解释了这一点——以及主星系在红外波长的亮度——表明GNz7q是一个快速增长的黑洞，仍然被形成恒星的主星系中心的吸积盘的尘埃核心所掩盖。

除了GNz7q对理解超大质量黑洞的起源具有重要意义外，这一发现还因其位于哈勃GOODS北场而值得注意，这是夜空[3]中最受关注的区域之一。

“GNz7q是一个独特的发现被发现在一个著名的中心,天空被充分研究过的领域——显示大的发现往往是隐藏在你的面前,”盖伯瑞尔布拉姆发表评论,另一位天文学家从哥本哈根大学的尼尔斯·波尔研究所,这个结果背后团队的一名成员。“在相对较小的GOODS-N调查区域内发现GNz7q不太可能只是‘愚蠢的运气’，相反，这种来源的流行程度可能比之前认为的要高得多。”

由于GOODS-North提供了独特详细的多波长数据集，才有可能发现GNz7q隐藏在普通的视线中。如果没有如此丰富的数据，GNz7q很容易被忽视，因为它缺乏通常用于识别早期宇宙类星体的显著特征。该团队现在希望通过专门的高分辨率调查系统地寻找类似的物体，并利用NASA/ESA/CSA的詹姆斯·韦伯太空望远镜的光谱仪器来研究像GNz7q这样的物体，其细节是前所未有的。

“詹姆斯·韦伯太空望远镜将有可能全面描述这些物体的特征，探索它们的演变和更详细的物理基础。”藤总结道。“一旦进入正常运行，韦伯将有能力决定性地确定这些快速增长的黑洞到底有多普遍。”

笔记

虽然光在日常生活中以难以察觉的速度传播，但在天文学中，距离遥远意味着天文学家在观测越来越远的物体时，也在回顾时间。例如，来自太阳的光需要大约8.3分钟才能到达地球，这意味着我们看到的太阳是8.3分钟前的样子。最遥远的物体是指时间上最远的物体，这意味着研究非常遥远的星系的天文学家能够研究宇宙最早的时期。

这并不是说GNz7q的主星系每年会产生1600颗类似太阳的恒星，而是说每年会形成各种各样的恒星，总质量是太阳的1600倍。

[3] GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey)是一项天文学调查，它结合了一些有史以来最强大的望远镜的多波长观测，包括哈勃、欧洲航天局的赫歇尔和xmm -牛顿空间望远镜、美国宇航局的斯皮策空间望远镜和钱德拉x射线天文台，以及强大的地面望远镜。

更多的信息

哈勃太空望远镜是欧洲航天局和美国宇航局的一个国际合作项目。

这些研究结果发表在《自然》杂志上。

国际天文学家小组在这项研究由美国藤本(宇宙黎明中心(黎明)和尼尔斯·波尔研究所,哥本哈根大学,丹麦),g·b·布拉姆(黎明和尼尔斯·波尔研究所,哥本哈根大学,丹麦),d·沃森(黎明和尼尔斯·波尔研究所,哥本哈根大学,丹麦),g . e . magdi(黎明,丹麦技术大学DTU-Space，丹麦哥本哈根大学Niels Bohr研究所)，V. Kokorev (DAWN和Niels Bohr研究所，丹麦哥本哈根大学)，T. R. Greve (DAWN和DTU-Space，丹麦哥本哈根大学)，S. Toft (DAWN和Niels Bohr研究所，丹麦哥本哈根大学)，F. Walter(丹麦DAWN、德国马克斯普朗克天文研究所和美国国家射电天文台)、R. Valiante(意大利罗马inaf -天文学天文台)、M. Ginolfi(德国加兴欧洲南方天文台)、R. Schneider(意大利罗马inaf -天文学天文台和Dipartimento di Fisica)、Universitá di Roma La Sapienza，罗马，意大利)，F. Valentino (DAWN和尼尔斯玻尔研究所，哥本哈根大学，丹麦)，L. Colina (DAWN，哥本哈根，丹麦和Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA)，马德里，西班牙)，M. Vestergaard(尼尔斯玻尔研究所，哥本哈根，丹麦，和Steward Observatory，亚利桑那大学，美国)，R. marquest – chaves(瑞士日内瓦大学日内瓦天文台)，j.p.u Fynbo(丹麦哥本哈根大学黎明和尼尔斯·玻尔研究所)，M. Krips (IRAM, Domaine universaire, Saint-Martin-d ‘Hères，法国)，C. L. Steinhardt(黎明和尼尔斯·玻尔研究所，丹麦哥本哈根大学)，I. Cortzen (IRAM，丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所)Domaine Universitaire, Saint-Martin-d ‘Hères，法国)、F. Rizzo (DAWN和Niels Bohr Institute，丹麦哥本哈根大学)和P. A. Oesch (DAWN，丹麦哥本哈根和日内瓦天文台，瑞士日内瓦大学)。

图片来源:ESA/哈勃，N. Bartmann

本文由奇点天文作者上传并发布，奇点天文仅提供文章投稿展示，文章仅代表作者个人观点，不代表奇点天文立场。