這一重要證據可證明大爆炸後僅8.5億年就存在黑洞
距離大約130億光年遠的地方，黑洞是在早期宇宙的一個重要時代發現的。圖片來源：X射線：NASA / CXO
利用美國宇航局（NASA）的錢德拉X射線天文臺，天文學家們找到了跡象證明迄今為止發現的最遙遠的“隱形”黑洞。這是第一次發現在宇宙歷史上如此早的時期被氣體所隱藏的黑洞，它的年齡只比現在宇宙年齡小百分之六。
圖解: 位於M87中心的超大質量黑洞，推估質量達太陽的數十億倍。這是人類史上第一張直接對黑洞觀測的天文影像，由事件視界望遠鏡所拍攝，發表於2019年4月10日。
比我們的太陽要巨大數百萬到數十億倍的特大質量黑洞，它的典型成長方式是從周圍的物質圓盤裡吸引物質。快速的成長使黑洞周圍的狹小區域裡產生了大量的輻射，科學家們把這種極其明亮、緊湊的輻射源稱為類星體。
圖解: 大麥哲倫雲面前的黑洞（中心）的模擬視圖。請注意引力透鏡效應，從而產生兩個放大，以星雲最高處扭曲的視野。銀河系星盤出現在頂部，扭曲成一個弧形。
根據目前的理論，在超大質量黑洞的成長早期，稠密的氣體雲將物質送入其周圍的圓盤，這掩蓋或者隱藏了大量類星體的光亮進入我們的視野。隨著黑洞消耗物質並變得更大，最終雲中的氣體被耗盡，黑洞及其明亮的圓盤顯現出來。
圖解: 上：藝術家描繪超大質量黑洞從鄰近的星體上抽走物質。 左下：超大質量黑洞的X光映像。 右下：超大質量黑洞的光學映像。
“在這個隱形的階段裡找到類星體是一件非常有挑戰性的事，因為它們大量的輻射都被吸收了，而且不能被現有的儀器探測到。”智利聖地亞哥的智利天主教大學的研究領導者法比奧.維託說，“多虧了錢德拉天文臺和X射線穿過朦朧的雲層,我想我們最終成功了。”
這項發現來自於對一個叫做PSO169-13的類星體的觀測，這個類星體最初是被夏威夷的一座光學望遠鏡發現的。在這項研究以及其他一些研究中，光學觀測已經探測到在宇宙年齡還不到10億年時（大約是現在年齡的8%）已經有約180個類星體發出明亮的光芒。因為探測到的輻射被稀薄的氣體和塵埃阻擋了，所以該項研究只有對未被隱藏的黑洞的探測被認為是有效的。因為PSO167-13是這些觀測的一部分，所以人們預計這個類星體不是隱形的。
通過用錢德拉望遠鏡觀測PSO167-13以及其他9個通過光學觀測發現的類星體，維託的團隊能夠對這個觀點進行檢驗。在19個小時的觀測後，只有3個X射線光粒子被探測到是來自PSO167-13的，它們都帶有相對高的能量。因為相較於高能量的X射線，低能量的X射線更容易被吸收，可能的解釋是這個類星體被氣體高度隱藏，只有高能量的X射線被探測到了。
“這完全是個驚喜”，美國賓夕法尼亞州立大學的共同研究人員尼爾.勃蘭特說。“就好像是，我們期待了一個月，但只看到了一個繭。我們觀測的另外九個類星體都不是隱形的，和我們的預期一樣”
對PSO-13來說，一個有意思的轉折是，之前通過智利阿塔卡馬大型毫米天線陣（ALMA)和美國宇航局的哈勃太空望遠鏡獲得的數據可以看到，這個類星體所在的星系有一個臨近的伴星系。因為它們的距離很近，並且X射線源很微弱，科研團隊無法確定該發現的X射線輻射是與PSO167-13有關還是與這個伴星系有關。
如果X射線來自於這個已知的類星體，那麼天文學家需要解釋為什麼這個類星體在X射線觀測下很模糊，而光學觀測下卻不是。有一種可能性是，在進行光學和X射線觀測之間的三年裡，這個類星體的隱蔽性急劇而快速地增加了。
另一方面，如果X射線來自伴星系，那麼這代表著在PSO167-13的附近探測到了一種的類星體。這個將會是目前探測到的最遙遠的一對類星體。
無論是哪一種情況，錢德拉望遠鏡探測到的這個類星體將會是最遙遠的隱形類星體，誕生在宇宙大爆炸後8.5億年，而此前被觀測到的記錄保持者誕生在宇宙大爆炸13億年後。研究人員計劃繼續開展更多觀測，來了解更多奧秘。
“通過用錢德拉望遠鏡進行更長時間的觀測，我們將能夠更好地預測這個黑洞是如何被隱藏的，並更可靠地識別X射線是來源於已知類星體還是伴星系”同樣來自智利天主教大學的共同研究人員弗朗茨.鮑爾說。
研究人員還計劃搜尋更多被高度隱藏的黑洞樣本。意大利博洛尼亞國家天體物理研究所的共同研究人員羅伯託.吉利說：“我們懷疑大部分宇宙早期的大質量黑洞都是隱形的：因此，要想了解這些黑洞是如何快速成長到10億個太陽質量的，探測和研究它們就至關重要。”
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. spaceanswers-天麒
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