这是一幅艺术家创作的类星体印象画。中心位置是一个超大质量黑洞，经过吸积作用而聚集在它上面的物质以光波的形式释放出自身的引力能量。
众所周知，科学家们已在星系的中心发现了若干超大质量黑洞，它们的质量可能是太阳的数百万倍、甚至数十亿倍。虽然它们在今天的宇宙中很普遍，但是人类尚不清楚它们最初形成于什么时候，以及它们在遥远早期宇宙中的存在数量究竟有多少。
据美国“物理学网”（Phys.org）3月13日消息称，一个来自日本、中国台湾和美国普林斯顿大学（Princeton）的跨国天文学家团队在遥远的宇宙中发现了83颗类星体。据测算，这些从超大质量黑洞中汲取能量的天体诞生时，宇宙还不到现在年龄的10%。这一系列研究成果近期陆续发表在《天体物理学杂志》和《日本天文学会欧文研究报告志》刊发的5篇论文中。
这些研究论文的共同作者之一、普林斯顿大学天体物理学教授Michael Strauss介绍道：“在宇宙大爆炸后，居然这么快就形成了如此巨型的高密度天体，实在让人侧目。对于我们现有的宇宙学模型来说，了解黑洞如何能够在早期宇宙中形成以及它们在当时呈现出的普遍性，是一个技术挑战。”这一研究发现大大地增加了那个宇宙时代中人类已知的黑洞数量，并首次揭示了它们在宇宙的早期历史中是多么常见而普通。此外，这些数据还提供了一些最新的见解，来解读在宇宙最初10亿年的早期阶段中黑洞对气体的物理状态有何作用与影响。
当气体被吸积聚集到一个超大质量黑洞中时，黑洞会以类星体的形态发光，从而就从隐身状态变为可见了。之前的相关研究对象仅限于最明亮、却非常罕见的类星体，也就意味着那些研究只针对质量最大的那些黑洞。而最近的这些新发现对光芒较弱的类星体数量进行了探测和分析，给这些类星体提供动力的黑洞的质量与当今宇宙中的大多数黑洞处于同一个数量级。
该研究小组采用的数据来自于日本国家天文台（National Astronomical Observatory of Japan）设置在美国夏威夷的斯巴鲁望远镜（Subaru Telescope），这台规模在世界上数一数二的望远镜上装有一台名为“Hyper Suprime-Cam”（HSC）的尖端摄影仪。HSC的取景视野极为开阔，横跨宽度高达1.77度，相当于整个月球面积的七倍。负责HSC的研究小组在5年的时间里，在“望远镜观测时间”（telescope time）的300个夜晚对天空进行了测绘。他们从HSC测绘数据的敏感部分中选取了若干遥远的候选类星体。然后，他们进行了一场密集的观测行动，用3台分布在世界不同角落的望远镜获得了这些候选类星体的光谱数据。这项研究最终发现了83颗以前不为人知的遥远类星体，加上测绘区域中17个已知的类星体，研究人员计算出，大约每1立方千兆光年就有一个超大质量黑洞。换句话说，如果你把宇宙分成一个个假想的立方体，每个立方体的边长为10亿光年，那么每个立方体中就会有一个超大质量黑洞。
该研究项目的负责人、日本爱媛大学（Ehime University）、前普林斯顿大学博士后研究员Yoshiki Matsuoka评论道：“我们发现的类星体将会是一个有趣的研究课题，下一步可以利用现有的和未来建设的设施进行进一步的后续观测。我们还将通过将测量到的数量密度和光度分布与理论模型的预测结果进行对照比较，从而了解超大质量黑洞的最初形成和早期演化过程。”基于目前所取得的研究成果，该团队正期待着发现距离更加遥远的黑洞，以及获知宇宙中第一个超大质量黑洞出现的时间。
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编译：朱明逸
审稿：alone
责编：唐林芳
期刊来源： 《天体物理学杂志》和《日本天文学会欧文研究报告志》
期刊编号： 0004-637X，0004-6264
原文链接：
https://phys.org/news/2019-03-astronomers-supermassive-black-holes-early.html
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