北大學者發現宇宙中迄今最亮類星體挑戰黑洞形成理論

黑洞外觀的藝術化展示

　　■最新發現與創新

　　在北京大學3日上午舉行的通報會上，物理學院天文學系教授吳學兵稱，他所領導的團隊在距離地球128億光年的類星體中，發現了質量為120億個太陽的黑洞，該黑洞在宇宙大爆炸9億年后形成，最新研究向現有的黑洞形成和演化理論提出了挑戰。最新研究成果發表在2月26日出版的《自然》上。

　　類星體是迄今為止人類所觀測到的最遙遠、最明亮的天體。它的中心是質量超過太陽質量千萬倍的超大質量黑洞。通過研究遠距離高紅移類星體，人類可以窺知早期宇宙結構和演化的信息。

　　目前，天文學家已發現20多萬顆類星體，分布于宇宙大爆炸之后7億年至今。但其中距離超過127億光年（即紅移大于6）的類星體只有40個左右。

　　2013年12月29日，吳學兵領導的團隊利用云南2.4米望遠鏡拍攝到一顆紅移大于5的類星體候選體。隨后聯合國外大口徑望遠鏡的進一步觀測數據，確認該候選體為一顆距離地球128億光年（紅移6.3）、中心黑洞質量為120億倍太陽質量的類星體。其光度（即發光能力）為太陽的430萬億倍，比目前已知距離最遠的類星體還亮7倍。這是人類目前已觀測到的遙遠宇宙中發光最亮、中心黑洞質量最大的類星體。

　　科學家們無法解釋新發現的黑洞為何會生長得那么快，從理論上講，該黑洞從周圍氣體汲取能量的速度和時間無法達到足以形成如此質量的水平。“這顆類星體形成于宇宙年齡為9億年時，也即相當于一個100歲老人在6歲時。”吳學兵說，“在宇宙還不足10億歲時，就出現了這么大質量的黑洞，最新發現對宇宙早期黑洞的形成、演化以及黑洞和星系的協同進化理論提出了挑戰。這個黑洞在那么短的時間內變得那么大，要么是通過特殊方式；要么在第一代恒星和星系形成時就存在一個巨大的種子黑洞，按照現在的理論難以解釋這兩種情況。”

　　據美國有線電視新聞網（CNN）2月27日報道，另一名研究人員、加拿大國家研究理事會的克里斯·維爾羅特提供了一種可能的解釋：有些黑洞由非常大的氣體云而非單個恒星塌縮形成。而德國馬克斯·普朗克天文學研究所的布拉姆·韋內曼斯則認為，另外一種情況是，在宇宙早期，兩個巨大的黑洞發生碰撞，形成了一個更大的黑洞。

　　吳學兵說：“這個類星體就像遙遠宇宙間最亮的燈塔，發出的耀眼亮光將幫助我們進一步探索早期宇宙。”據了解，該研究團隊將利用包括哈勃太空望遠鏡在內的多臺國際大型天文望遠鏡對這一特殊的遙遠類星體及其附近的天體進行后續觀測。

　　據介紹，2012年起，吳學兵教授領導的團隊利用云南2.4米望遠鏡的光譜觀測尋找高紅移類星體，不斷刷新我國發現類星體的紅移紀錄。到目前為止，麗江2.4米望遠鏡共發現40多個高紅移類星體，其中紅移大于5的類星體25個，包括最新發現的這個紅移為6.3的極亮類星體。