科学家观察婴儿宇宙黑洞
从麻省理工学院,一个由天文学家组成的研究小组,其中包括两名已经发现曾经被观察到的最遥远的超大质量黑洞。黑洞坐在一个ultrabright类星体的中心,被发出的光就在大爆炸后6.9亿年。花了大约130亿年的光线到达我们,时间跨度几乎是等于宇宙的年龄。
黑洞是测量的质量是太阳的8亿倍——歌利亚的现代标准和早期宇宙的一个相对异常。
“这是我们观察到的唯一对象从这个时代,”罗伯特·锡说,弗朗西斯·l·弗里德曼在麻省理工学院的物理学教授的Kavli天体物理学和空间研究所。“它有一个非常高的质量,然而,宇宙是如此年轻,这事不应该存在。宇宙是没有老足以使一个大的黑洞。这很令人费解。”
增加黑洞的阴谋是它形成的环境:科学家们推断宇宙黑洞成形就像经历一场根本性的转变,从一个不透明的环境主要由中性氢的第一批恒星开始闪烁。随着越来越多的恒星和星系形成,他们最终生成足够的辐射翻转从中性氢,氢的状态绑定到原子核,电子的电离,电子被释放在随机重组。这种转变从中性电离氢代表宇宙中的一个根本性的变化,一直持续到今天。
团队认为,新发现的黑洞存在于一个环境,是中性的,一半一半电离。
“我们发现宇宙是50/50——这是一个时刻第一个星系从茧的中性的气体和开始照耀他们的出路,“锡姆说。“这是最准确的测量的时间,和一个真正的第一批恒星的迹象。”
锡和博士后莫尼卡·l·特纳是麻省理工学院的详细结果,一篇论文的合著者今天发表在《自然》杂志上。其他主要作者卡内基科学研究所,加州帕萨迪纳。
一个转变,在高速度
黑洞是爱德华多Banados探测到,卡耐基,一位天文学家发现对象,梳理多个全天调查,或者遥远的宇宙的地图。Banados特别是寻找类星体——宇宙中最明亮的物体,由一个超大质量黑洞漩涡包围,吸积盘的物质。
确定几个感兴趣的对象后,Banados集中在使用乐器被称为火(Folded-port红外Echellette),这是由锡和运行在6.5米口径麦哲伦望远镜在智利。火是一个分光计,根据红外光谱分类对象。光从非常遥远,早期宇宙对象转向红波长穿越宇宙,宇宙膨胀。天文学家将这Doppler-like现象称为“红移”;遥远的物体越远,其光转向了红色,或红外光谱。一个物体的红移越高,越远,无论是在空间和时间。
使用火,团队确定Banados的对象作为一个类星体的红移7.5,这意味着物体发光在大爆炸后约6.9亿年。基于类星体的红移,研究人员计算出黑洞的质量中心,认定它是太阳质量的8亿倍左右。
”是导致气体在类星体在非常高的速度,和我们知道的唯一现象达到这样的速度绕一个超大质量的黑洞,”锡姆说。
当第一个恒星
新发现的类星体似乎住在宇宙的历史上的一个关键时刻。宇宙大爆炸后,宇宙就像一个宇宙汤热,很高能粒子。随着宇宙的迅速扩大,这些粒子冷却并合并成中性氢气在一个时代,有时被称为黑暗时代——一段时间失去任何的光源。最终,重力凝聚成第一个恒星和星系,从而产生光光子的形式。随着越来越多的明星打开整个宇宙,光子与中性氢发生反应,电离气体和引发所谓的re-ionization的时代。
锡,Banados和他们的同事们认为,新发现类星体存在在这个根本性的转变,当时宇宙正经历一场剧烈的变革中最丰富的元素。
研究人员使用火来确定类星体周围的人中,大部分氢是中性的。他们推断,估计宇宙作为一个整体可能是中性的一半,一半电离时观察到类星体。由此,他们推断,明星必须开始打开在这段时间里,大爆炸后6.9亿年。
“这增加了我们对宇宙的理解,因为我们已经确定了那一刻的时候,宇宙是在这个快速从中性过渡到电离,”锡姆说。“我们现在有最准确的测量的第一批恒星打开时。”
有一个大秘密,目前仍有待解决:怎么一个黑洞的巨大比例的形式在宇宙的早期历史呢?认为增加吸积黑洞,或吸收来自周围环境的质量。超大黑洞,如锡姆和他的同事发现的一个,应该形成时间比6.9亿年更长的时间。
“如果你从种子开始像一个大明星,并让它以最大可能的速度增长,从宇宙大爆炸的那一刻开始,你绝不能做出8亿太阳质量——这是不现实的,”锡姆说。“所以必须有它形成的另一种方式。和如何发生这种情况,没有人知道。”
这篇文章被转载材料所提供的麻省理工学院的。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。
参考
爱德华多·Banados Bram p . veneman Chiara Mazzucchelli Emanuele p .淀粉Fabian Walter,罗伯托•Decarli Feige Wang丹尼尔·斯特恩晓惠粉丝,弗雷德·戴维斯,约瑟夫·f·Hennawi莫妮卡·l·特纳,罗布·锡Hans-Walter里克斯,锦衣,丹尼尔·d·内龙骨格温Rudie &简•马丁的冬天。8亿太阳质量的黑洞在宇宙明显中性红移7.5。自然,2017;DOI: 10.1038 / nature25180。
