北大学者发现宇宙中迄今最亮类星体挑战黑洞形成理论

黑洞外观的艺术化展示

　　■最新发现与创新

　　在北京大学3日上午举行的通报会上，物理学院天文学系教授吴学兵称，他所领导的团队在距离地球128亿光年的类星体中，发现了质量为120亿个太阳的黑洞，该黑洞在宇宙大爆炸9亿年后形成，最新研究向现有的黑洞形成和演化理论提出了挑战。最新研究成果发表在2月26日出版的《自然》上。

　　类星体是迄今为止人类所观测到的最遥远、最明亮的天体。它的中心是质量超过太阳质量千万倍的超大质量黑洞。通过研究远距离高红移类星体，人类可以窥知早期宇宙结构和演化的信息。

　　目前，天文学家已发现20多万颗类星体，分布于宇宙大爆炸之后7亿年至今。但其中距离超过127亿光年（即红移大于6）的类星体只有40个左右。

　　2013年12月29日，吴学兵领导的团队利用云南2.4米望远镜拍摄到一颗红移大于5的类星体候选体。随后联合国外大口径望远镜的进一步观测数据，确认该候选体为一颗距离地球128亿光年（红移6.3）、中心黑洞质量为120亿倍太阳质量的类星体。其光度（即发光能力）为太阳的430万亿倍，比目前已知距离最远的类星体还亮7倍。这是人类目前已观测到的遥远宇宙中发光最亮、中心黑洞质量最大的类星体。

　　科学家们无法解释新发现的黑洞为何会生长得那么快，从理论上讲，该黑洞从周围气体汲取能量的速度和时间无法达到足以形成如此质量的水平。“这颗类星体形成于宇宙年龄为9亿年时，也即相当于一个100岁老人在6岁时。”吴学兵说，“在宇宙还不足10亿岁时，就出现了这么大质量的黑洞，最新发现对宇宙早期黑洞的形成、演化以及黑洞和星系的协同进化理论提出了挑战。这个黑洞在那么短的时间内变得那么大，要么是通过特殊方式；要么在第一代恒星和星系形成时就存在一个巨大的种子黑洞，按照现在的理论难以解释这两种情况。”

　　据美国有线电视新闻网（CNN）2月27日报道，另一名研究人员、加拿大国家研究理事会的克里斯·维尔罗特提供了一种可能的解释：有些黑洞由非常大的气体云而非单个恒星塌缩形成。而德国马克斯·普朗克天文学研究所的布拉姆·韦内曼斯则认为，另外一种情况是，在宇宙早期，两个巨大的黑洞发生碰撞，形成了一个更大的黑洞。

　　吴学兵说：“这个类星体就像遥远宇宙间最亮的灯塔，发出的耀眼亮光将帮助我们进一步探索早期宇宙。”据了解，该研究团队将利用包括哈勃太空望远镜在内的多台国际大型天文望远镜对这一特殊的遥远类星体及其附近的天体进行后续观测。

　　据介绍，2012年起，吴学兵教授领导的团队利用云南2.4米望远镜的光谱观测寻找高红移类星体，不断刷新我国发现类星体的红移纪录。到目前为止，丽江2.4米望远镜共发现40多个高红移类星体，其中红移大于5的类星体25个，包括最新发现的这个红移为6.3的极亮类星体。