本文参加百家号科学#了不起的天文航天# 系列征文
这一重要证据可证明大爆炸后仅8.5亿年就存在黑洞
距离大约130亿光年远的地方，黑洞是在早期宇宙的一个重要时代发现的。图片来源：X射线：NASA / CXO
利用美国宇航局（NASA）的钱德拉X射线天文台，天文学家们找到了迹象证明迄今为止发现的最遥远的“隐形”黑洞。这是第一次发现在宇宙历史上如此早的时期被气体所隐藏的黑洞，它的年龄只比现在宇宙年龄小百分之六。
图解:位于M87中心的超大质量黑洞，推估质量达太阳的数十亿倍。这是人类史上第一张直接对黑洞观测的天文影像，由事件视界望远镜所拍摄，发表于4月10日。
比我们的太阳要巨大数百万到数十亿倍的特大质量黑洞，它的典型成长方式是从周围的物质圆盘里吸引物质。快速的成长使黑洞周围的狭小区域里产生了大量的辐射，科学家们把这种极其明亮、紧凑的辐射源称为类星体。
图解:大麦哲伦云面前的黑洞（中心）的模拟视图。请注意引力透镜效应，从而产生两个放大，以星云最高处扭曲的视野。银河系星盘出现在顶部，扭曲成一个弧形。
根据目前的理论，在超大质量黑洞的成长早期，稠密的气体云将物质送入其周围的圆盘，这掩盖或者隐藏了大量类星体的光亮进入我们的视野。随着黑洞消耗物质并变得更大，最终云中的气体被耗尽，黑洞及其明亮的圆盘显现出来。
图解:上：艺术家描绘超大质量黑洞从邻近的星体上抽走物质。 左下：超大质量黑洞的X光映像。 右下：超大质量黑洞的光学映像。
“在这个隐形的阶段里找到类星体是一件非常有挑战性的事，因为它们大量的辐射都被吸收了，而且不能被现有的仪器探测到。”智利圣地亚哥的智利天主教大学的研究领导者法比奥.维托说，“多亏了钱德拉天文台和X射线穿过朦胧的云层,我想我们最终成功了。”
这项发现来自于对一个叫做PSO169-13的类星体的观测，这个类星体最初是被夏威夷的一座光学望远镜发现的。在这项研究以及其他一些研究中，光学观测已经探测到在宇宙年龄还不到10亿年时（大约是现在年龄的8%）已经有约180个类星体发出明亮的光芒。因为探测到的辐射被稀薄的气体和尘埃阻挡了，所以该项研究只有对未被隐藏的黑洞的探测被认为是有效的。因为PSO167-13是这些观测的一部分，所以人们预计这个类星体不是隐形的。
通过用钱德拉望远镜观测PSO167-13以及其他9个通过光学观测发现的类星体，维托的团队能够对这个观点进行检验。在19个小时的观测后，只有3个X射线光粒子被探测到是来自PSO167-13的，它们都带有相对高的能量。因为相较于高能量的X射线，低能量的X射线更容易被吸收，可能的解释是这个类星体被气体高度隐藏，只有高能量的X射线被探测到了。
“这完全是个惊喜”，美国宾夕法尼亚州立大学的共同研究人员尼尔.勃兰特说。“就好像是，我们期待了一个月，但只看到了一个茧。我们观测的另外九个类星体都不是隐形的，和我们的预期一样”
对PSO-13来说，一个有意思的转折是，之前通过智利阿塔卡马大型毫米天线阵（ALMA)和美国宇航局的哈勃太空望远镜获得的数据可以看到，这个类星体所在的星系有一个临近的伴星系。因为它们的距离很近，并且X射线源很微弱，科研团队无法确定该发现的X射线辐射是与PSO167-13有关还是与这个伴星系有关。
如果X射线来自于这个已知的类星体，那么天文学家需要解释为什么这个类星体在X射线观测下很模糊，而光学观测下却不是。有一种可能性是，在进行光学和X射线观测之间的三年里，这个类星体的隐蔽性急剧而快速地增加了。
另一方面，如果X射线来自伴星系，那么这代表着在PSO167-13的附近探测到了一种的类星体。这个将会是目前探测到的最遥远的一对类星体。
无论是哪一种情况，钱德拉望远镜探测到的这个类星体将会是最遥远的隐形类星体，诞生在宇宙大爆炸后8.5亿年，而此前被观测到的记录保持者诞生在宇宙大爆炸13亿年后。研究人员计划继续开展更多观测，来了解更多奥秘。
“通过用钱德拉望远镜进行更长时间的观测，我们将能够更好地预测这个黑洞是如何被隐藏的，并更可靠地识别X射线是来源于已知类星体还是伴星系”同样来自智利天主教大学的共同研究人员弗朗茨.鲍尔说。
研究人员还计划搜寻更多被高度隐藏的黑洞样本。意大利博洛尼亚国家天体物理研究所的共同研究人员罗伯托.吉利说：“我们怀疑大部分宇宙早期的大质量黑洞都是隐形的：因此，要想了解这些黑洞是如何快速成长到10亿个太阳质量的，探测和研究它们就至关重要。”
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. spaceanswers-天麒
如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除
转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
