在早期宇宙中发现的怪物十亿太阳质量黑洞

时间：2022-02-12 15:58:07来源：

艺术家对类星体Pōniuāena的形成的印象，是从大爆炸发生1亿年后的种子黑洞开始的。

在毛纳凯亚发现的早期宇宙中已知最大的类星体。

现在发现的距离第二远的类星体现在有夏威夷的名字。

天文学家利用夏威夷的三个毛纳基亚天文台发现了有史以来第二远的类星体：W. M. Keck天文台，国际双子座天文台，NSF NOIRLab计划以及夏威夷大学拥有的英国红外望远镜（UKIRT）。它是第一个获得夏威夷土著名称Pōniuāena的类星体，它的意思是夏威夷语中“看不见的旋转创作源，周围充满了光彩”。

Pōniuāena是仅第二个类星体，但在以大于7.5的宇宙学红移计算出的距离处被探测到，它拥有一个黑洞，其大小是同一时期内其他类星体的两倍。这些巨大的黑洞在如此早期的存在对当前有关年轻宇宙中超大质量黑洞如何形成和成长的理论提出了挑战。

这项研究已被《天体物理学杂志快报》所接受。

在大爆炸发生7亿年后，艺术家对类星体Pōniuāena的形成印象逐渐发展成一个十亿个太阳质量黑洞的印象。

类星体是由其超大质量黑洞驱动的宇宙中最活跃的物体，自发现以来，天文学家一直渴望确定它们何时出现在我们的宇宙历史中。通过在广域天空调查中系统地搜索这些稀有物体，天文学家在2018年发现了最遥远的类星体（命名为J1342 + 0928），而现在发现了第二遥远的类星体Pōniuāena（或J1007 + 2115，处于红移7.515）。自大爆炸之后仅7亿年离开类星体以来，从波尼瓦那（Pōniuāena）看到的光在太空中传播了超过130亿年。

凯克天文台和双子座天文台的光谱观测表明，为庞尼瓦埃纳提供动力的超大质量黑洞比我们的太阳大15亿倍。

亚利桑那大学管家天文台的博士后研究助理，该研究的主要作者杨锦一说：“波那瓦纳是宇宙中已知的最遥远的物体，它拥有超过十亿个太阳质量的黑洞。”

为了在宇宙初期形成如此大小的黑洞，它需要从大爆炸后大约1亿年开始，以10,000个太阳质量的“种子”黑洞开始，而不是从由单颗星的崩溃。

“宇宙如何在其历史的早期产生如此巨大的黑洞？”摄政大学教授兼亚利桑那大学天文学系副系主任范晓辉说。“这一发现为早期宇宙中黑洞形成和生长的理论提出了最大的挑战。”

当前的理论掌握了恒星和星系的诞生，因为我们知道它们始于“电离时代”，始于大爆炸后约4亿年。人们认为，第一个巨大的黑洞的生长是在宇宙历史的同一时期发生的。

在电离时代的深处发现了像Pōniuāena之类的类星体，是朝着理解电离过程以及早期超大质量黑洞和大量星系的形成迈出的一大步。Pōniuāena对电离时代的星系（星系间介质）之间的物质演化提出了新的重要限制。

“Pōniuāena就像一座宇宙的灯塔。随着光穿过地球的漫长旅程，它的光谱会被星际介质中的扩散气体改变，这使我们能够确定何时发生了电离时代，”该论文的共同作者约瑟夫·汉纳维（Joseph Hennawi）说。加州大学圣塔芭芭拉分校。

方法

Yang的团队在对UKIRT半球调查和夏威夷大学天文学院大学Pan-STARRS1望远镜在毛伊岛上的大范围调查进行梳理之后，首先将Pōniuāena识别为可能的类星体。

在2019年，研究人员使用双子座天文台的GNIRS仪器以及凯克天文台的近红外电镜光谱仪（NIRES）观察了该物体，以确认波尼瓦那的存在。

“来自双子座的初步数据表明，这可能是一个重要发现。几周后，我们的团队就在Keck安排了观测时间，这是使用Keck的NIRES光谱仪观测新类星体的最佳时机，以确认其极高的红移并测量其黑洞的质量。”合著者Aaron Barth说，加州大学尔湾分校物理与天文学系教授。

为了纪念在毛纳卡阿（Maunakea）顶峰发现的夏威夷沉浸式学校教师，通过夏威夷著名的语言专家拉里·木村（Larry Kimura）博士领导的“夏威夷伊米洛阿天文学中心”的“ A Hua He Inoa”计划，将类星体命名为Pōniuāena。

凯克天文台的首席科学家约翰·奥米拉（John O’Meara）说：“我们认识到了解宇宙的方法有多种。”“Pōniuāena是科学与文化之间相互联系的一个很好的例子，人们对不同的知识体系如何相互补充充满了共同的赞赏。”

“我非常感激能参与这次的教育经历，这是一次难得的学习机会，”来自瓦胡岛卡胡库的夏威夷中学沉浸式老师考艾·凯纳（Kauʻi Kaina）说，他参加了命名研讨会。“如今，应用这些文化价值观对于在夏威夷等普通语境之外促进夏威夷语的福祉非常重要，而且还可以确保夏威夷语在整个宇宙中的生存。”

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参考

“波尼瓦那（Pōniuāena）：z = 7.5的发光星体，拥有一个15亿太阳质量的黑洞”，作者：杨金一，王菲格，范晓辉，约瑟夫·H·内纳维，弗雷德里克·B·戴维斯，岳明浩，爱德华多·巴纳多斯，吴雪冰，布拉姆·威尼曼斯，亚伦J.巴思，富恩比亚，康斯坦丁娜·布特西亚，罗伯托·德卡里，埃曼纽尔·保罗·法里纳，理查德·格林，姜林华，李江涛，基亚拉·马祖丘切利和法比安·沃尔特，2020年7月1日，《天体物理学杂志快报》。
10.3847 / 2041-8213 / ab9c26arXiv：
2006.13452

关于NIRES

近红外Echellette光谱仪（NIRES）是由首席仪器科学家Keith Matthews和Tom Soifer教授领导的团队在加利福尼亚理工学院制造的棱镜交叉散射近红外光谱仪。NIRES于2018年投入使用，涵盖了中等光谱分辨率的大波长范围，可用于Keck II望远镜，并观察到Spitzer和WISE红外太空望远镜以及棕矮星，高红移星系和类星体发现的极其微弱的红色物体。。富士山慷慨地提供了对该技术的支持。古巴天文基金会。