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ESO的观测揭示了宇宙黎明时黑洞的早餐

   日期:2019-12-27     浏览:1    
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ESO的观测揭示了宇宙黎明时黑洞的早餐

天文学家使用ESO的超大型望远镜观察到了宇宙中最早的一些星系周围的冷气储层。这些气晕是这些星系中心超大质量黑洞的理想食物,现在人们已经将它们视为超过125亿年前的星系。这些食物的储藏也许可以解释这些宇宙怪物在宇宙历史上称为宇宙黎明的一段时期内是如何如此迅速地成长。

马克斯·普朗克天文学研究所的埃曼努里·保罗·法里纳说:“我们现在首次能够证明原始星系在其环境中确实有足够的食物来维持超大质量黑洞的生长和旺盛的恒星形成。”德国海德堡大学的研究员,他领导了今天发表在《天体物理学杂志》上的研究“这为天文学家正在建造以描绘超过120亿年前宇宙结构如何形成的难题增添了一个基本要素。”

天文学家想知道超大质量黑洞在宇宙历史的早期如此大的能力。“这些早期怪物的存在是我们太阳质量的数十亿倍,这是一个很大的谜团,”法里纳说。他还是慕尼黑市马克斯·普朗克天体物理研究所的成员。这意味着可能由第一批恒星的坍塌形成的第一批黑洞必须增长得很快。但是,直到现在,天文学家还没有发现足够多的“黑洞食物”(气体和灰尘)来解释这种快速增长。

更复杂的是,先前对ALMA(阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列)的观测发现,这些早期星系中存在大量尘埃和气体,助长了恒星的快速形成。这些ALMA的观察结果表明,剩下的几乎没有东西可以喂入黑洞了。

为了解决这个谜团,Farina和他的同事们在智利阿塔卡马沙漠ESO超大型望远镜上使用了MUSE仪器来研究类星体-类星体是由位于大质量星系中心的超大质量黑洞驱动的极其明亮的物体。该研究调查了31个类星体,这些类星体距今已有125亿年前,而当时宇宙还只有8.7亿岁的婴儿。这是自从被调查的宇宙历史以来最早的类星体的最大样本之一。

天文学家发现,有12个类星体被巨大的储气库所包围:冷的浓氢气晕从中央的黑洞延伸了100,000光年,质量是太阳的数十亿倍。来自德国,美国,意大利和智利的研究小组还发现,这些气晕与星系紧密相连,为维持超大质量黑洞的生长和旺盛的恒星形成提供了理想的食物来源。

多亏了ESO的VLT上的MUSE(多单位光谱浏览器)的超高灵敏度,这项研究才得以实现,Farina认为这是类星体研究的“游戏规则改变者”。他补充说:“在每个目标几个小时的时间内,我们就能深入到年轻宇宙中存在的最大质量和最剧烈黑洞的周围。” 类星体虽然明亮,但它们周围的气藏却很难观察到。但是,MUSE可以探测到晕圈中氢气的微弱辉光,从而使天文学家最终揭示出为早期宇宙中超大质量黑洞提供动力的食物藏匿处。

将来,ESO的超大型望远镜将帮助科学家在“大爆炸”发生后的前二十亿年揭示更多有关星系和超大质量黑洞的细节。“有了ELT的力量,我们将能够更深入地探索早期的宇宙,以发现更多这样的气体星云,” Farina总结道。

 
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