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天文學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了迄今為止最遙遠(yuǎn)的類星體，與在這個距離上觀察到的其他類星體一樣,，它同時展現(xiàn)了一個“巨大”的問題：在它存在的時空里，該活動星系核的供能黑洞實在太大了,。
根據(jù)該類星體在宇宙空間中的位置將其命名為J031343.84?180636.4（以下簡稱為J0313）,。它是通過泛星計劃觀測發(fā)現(xiàn)的一個天體。泛星計劃（Pan-STARRS）,，全稱全景巡天望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)，它使用1.8m望遠(yuǎn)鏡采集星空深處的圖像,，通過不同濾鏡得到關(guān)于星空物體顏色的準(zhǔn)確信息,。超遠(yuǎn)距離的類星體在紅光范圍表現(xiàn)明亮,，同時在藍(lán)光波長范圍內(nèi)發(fā)出較少的光,，這樣的特性使得他們在采集的群星圖像中更容易被發(fā)現(xiàn),。 當(dāng)J0313被發(fā)現(xiàn)時，通過更大的麥哲倫望遠(yuǎn)鏡和雙子望遠(yuǎn)鏡進行頻譜分析證實了其與地球之間的無限距離：我們所接收到的從這個類星體發(fā)出的光穿越了至少130億年,，意味著我們看到的是宇宙大爆炸后6.7億年的景象。
圖解：類星體J0313-1806是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的類星體，它比整個銀河系要明亮1000倍,，是我們的太陽的亮度的十萬億倍,。圖為類星體活動系星核及周圍物質(zhì)構(gòu)成的示意圖。星核為超大質(zhì)量黑洞,，是太陽質(zhì)量的16億倍,。圍繞中心體轉(zhuǎn)動的周圍是由彌散物質(zhì)組成的炙熱的吸積盤，發(fā)射著電磁能量,。吸積盤外圍的風(fēng)流時間緩慢，只有正常光速的20%,。它附近的宿主星系經(jīng)歷著劇烈的新生和重塑,，比銀河系新生恒星的速度快200倍,。圖源：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva 類星體是一類活動星系,。每個巨大的星系的核心都有一個超大質(zhì)量黑洞，有些黑洞仍在活躍地吞噬周圍的氣體,、塵埃和星體,。這些物質(zhì)在其周圍形成巨大炙熱的吸積盤，發(fā)出強烈的光芒甚至讓剩下整個星系都黯然失色,。
圖解：黑洞系統(tǒng)示意圖,。噴流來自于吸積盤。圖源：sina 為了讓物質(zhì)更加緊密（壓縮密度）,，吸積盤的磁場形成類似龍卷風(fēng)的雙渦,，將物質(zhì)拉攏到黑洞附近然后爆裂噴射而出。當(dāng)這些噴流恰好大致指向我們所在的空間,，使得我們觀察到這個星系格外耀眼,。這種類似恒星的天體就稱為類星體,。
圖解：一個被吸積盤和磁暈包圍的超大質(zhì)量黑洞，向相反的方向發(fā)射強大的噴流,。圖解: NASA/CXC/M. Weiss 考慮到我們觀察到J0313在這樣遙遠(yuǎn)的距離上依舊如此明亮,，天文學(xué)家測量了它的總光度——提示它釋放出多少能量——是太陽的36萬億倍。 這實在是太….耀眼了,！比我們的銀河亮足足3000倍,！ 那么給這一切供能的超大黑洞的情況是怎樣的呢？麥哲倫望遠(yuǎn)鏡對J0313進行的深光譜拍攝進一步揭示了這個黑洞的質(zhì)量,。圍繞著吸積盤旋轉(zhuǎn)的物質(zhì),，有一部分正在向周圍逃逸，因此（根據(jù)多普勒效應(yīng)）,，類星體發(fā)出的光線的光譜向紅光光譜方向移動,，而向著我們擴散的部分則發(fā)生藍(lán)移。這種顏色的拖尾效應(yīng)展現(xiàn)的總量可以用來確定黑洞的質(zhì)量,，科學(xué)家們得到的結(jié)果震撼人心：這個黑洞的質(zhì)量有太陽的16億倍,。
我們知道很多具有相似質(zhì)量的黑洞，有些甚至更大,，但都經(jīng)歷了數(shù)十億年的時間擴展到那樣的大小,。目前所知的極限就是J0313類星體的黑洞，它年輕得只有6.7億年,，卻是如何快速擴張到這個尺度的呢,？ 這是宇宙學(xué)中一個仍在探索的問題。我們見過其他大約也在此距離上的類星體,，它們也擁有巨大的黑洞,，這些黑洞比我們所能認(rèn)知的在有限時間（就銀河系的存在長度而言）里盡可能生長地大得多。
圖解：超大質(zhì)量黑洞周圍物質(zhì)組成的吸積盤吹出的氣體風(fēng),。圖源：NASA/JPL-Caltech 問題是,，黑洞吞噬物體的速度是有限的。物質(zhì)首先在其周圍形成圓盤,，這個吸積盤能量很高、極端炙熱,，它發(fā)出的輻射擊中向黑洞墜落的物體然后朝周圍噴射,。給定質(zhì)量的黑洞吞噬物體的速度由其發(fā)射的輻射所平衡，這一特性被稱為愛丁頓極限,。如果黑洞吸收速率過快,，就是“自取滅亡”，失去它的“食物來源”,。 這就意味著想要迅速變成一個超過太陽質(zhì)量十億倍的黑洞是很困難的,，盡管如此,，天文學(xué)家們也試圖提出了一些可解釋的理論。也許小一點的黑洞（太陽質(zhì)量的百千或千千倍）——種子黑洞——在星系新生初期迅速生長并融合,，這樣的解釋為此現(xiàn)象提供了一定可能性,，但這之后仍然需要黑洞不停地極速擴張。
圖解：天鵝座A就是一個噴流的活躍星系核的例子,，這兩束射線在此圖的X射線(藍(lán)色),、射電(紅色)和可見光(恒星)中清晰可見，噴射成數(shù)萬光年寬的巨大裂片,。圖源：X-ray: NASA/CXC/SAO; Optical: NASA/STScI; Radio: NSF/NRAO/AUI/VLA 然而,，這個過程具體是怎么進行的尚不可知。我們對這個距離上的類星體掌握甚少（宇宙無垠,，我們從未探測得如此深遠(yuǎn),，而要從密集的星空圖像中發(fā)現(xiàn)它們又絕非易事），但基于我們的有限認(rèn)識,，這些類星體都以生長著的巨大的黑洞為星核,。值得注意的是我們不否認(rèn)未知空間里質(zhì)量更小、能量更少的類星體的存在,，但與此同時它們更加黯淡因而也更難被發(fā)現(xiàn),。即便我們找到了它們，證明了低質(zhì)量黑洞可以形成,，但眼下的“巨物”形成的原因卻仍是個謎,。 圍繞著這個黑洞的星系在以銀河系幾百倍的速度不斷爆裂出新星，我們稱這樣的星系為星暴星系,。這個現(xiàn)象配合大質(zhì)量的黑洞具有一定合理性,，周圍用于形成行星的物質(zhì)充足，同時又能填飽中央核這個“吞吐的怪獸”,。
理解這一切非常重要,。首先，我們知道星系和黑洞是同生共長的,，因此理解了其中之一就意味著我們也能理解另一個,。同時，這也能給我們探索關(guān)于宇宙鴻蒙時期一切是什么模樣重要的提示信息,。此外,，從這些距離上發(fā)出的光經(jīng)過物體到達(dá)地球，也能多少讓我們了解到在這不那么遙遠(yuǎn)的宇宙之間的物質(zhì)是如何對光的行為產(chǎn)生影響的,。 現(xiàn)在我們已經(jīng)知道J0313就在那里,，它將被作為一系列隨訪研究的主要目標(biāo)，讓人們?nèi)ピ噲D破解更多關(guān)于其存在的秘密,。這些類星體揭示的問題,，隨著我們對它們進一步的深入了解,，答案終將浮出水面。 BY: Phil Plait FY: 短尾巴小狐貍 如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán),，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除 轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán),，并注意保持完整性和注明出處 選文：天文志愿文章組-長庚先生 翻譯：天文志愿文章組-短尾巴小狐貍 審核：天文志愿文章組- 終審：天文志愿文章組-零度星系 排版：天文志愿文章組-零度星系 美觀：天文志愿文章組- 參考資料 1.WJ百科全書 2.天文學(xué)名詞 3.原文來自：https://www./syfywire/another-record-breaking-quasar-with-a-black-hole-thats-too-supermassive 本文由天文志愿文章組-短尾巴小狐貍翻譯自文章作者Phil Plait的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán),，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除,。 注意：所有信息數(shù)據(jù)龐大，難免出現(xiàn)錯誤,，還請各位讀者海涵以及歡迎斧正,。 結(jié)束，感謝您的閱讀與關(guān)注 全文排版：天文在線（零度星系） 轉(zhuǎn)載請取得授權(quán),，并注意保持完整性和注明出處 浩瀚宇宙無限寬廣 穹蒼之美盡收眼底 選文：天文志愿文章組-長庚先生 翻譯：天文志愿文章組-短尾巴小狐貍 審核：天文志愿文章組- 終審：天文志愿文章組-零度星系 排版：天文志愿文章組-零度星系 美觀：天文志愿文章組- 參考資料 1.WJ百科全書 2.天文學(xué)名詞 3.原文來自：https://www./syfywire/another-record-breaking-quasar-with-a-black-hole-thats-too-supermassive 本文由天文志愿文章組-短尾巴小狐貍翻譯自文章作者Phil Plait的作品,，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除,。 注意：所有信息數(shù)據(jù)龐大,，難免出現(xiàn)錯誤，還請各位讀者海涵以及歡迎斧正,。 結(jié)束,，感謝您的閱讀與關(guān)注 全文排版：天文在線（零度星系） 轉(zhuǎn)載請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處 浩瀚宇宙無限寬廣 穹蒼之美盡收眼底 |
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