“我們發(fā)現(xiàn)了‘夜空中最亮的星’?!北本┐髮W(xué)天文學(xué)系教授吳學(xué)兵自豪地說(shuō)。由他帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)用國(guó)內(nèi)兩米級(jí)小望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了目前已知的光度最高、中心黑洞質(zhì)量最大的類星體。這一發(fā)現(xiàn),將對(duì)人類探究黑洞的形成、演化等早期宇宙信息帶來(lái)巨大幫助。這一最新研究成果已發(fā)表在今年2月26日出版的國(guó)際頂級(jí)科學(xué)期刊《自然》(Nature)上。
兩米口徑望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)最亮星
類星體是1963年被發(fā)現(xiàn)的一類特殊天體,因?yàn)榭雌饋?lái)“類似恒星”而得名。實(shí)際上,類星體是銀河系外能量巨大的遙遠(yuǎn)天體,其中心是猛烈吞噬周圍物質(zhì)的超級(jí)質(zhì)量黑洞,質(zhì)量在千萬(wàn)太陽(yáng)質(zhì)量以上。
這顆“夜空中最亮的星”最初是由我國(guó)兩米級(jí)小望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。2013年12月29日,吳學(xué)兵帶領(lǐng)的13人研究團(tuán)隊(duì)利用云南麗江的2.4米望遠(yuǎn)鏡拍攝,首次發(fā)現(xiàn)了這顆候選類星體。根據(jù)觀測(cè)到的光譜,團(tuán)隊(duì)初步判斷該類星體的紅移在6.2以上。而目前已知的20多萬(wàn)顆類星體中,距離地球超過(guò)127億光年(即紅移大于6)的只有40顆左右。隨后吳學(xué)兵團(tuán)隊(duì)聯(lián)合美國(guó)、智利等國(guó)的天文學(xué)家,先后利用國(guó)外的多鏡面望遠(yuǎn)鏡、大雙筒望遠(yuǎn)鏡、麥哲倫望遠(yuǎn)鏡和雙子座望遠(yuǎn)鏡等先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行后續(xù)觀測(cè),最終發(fā)現(xiàn)了這顆目前已知發(fā)光最亮、中心黑洞質(zhì)量最大的類星體。
這顆類星體是世界上惟一利用兩米口徑望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的宇宙早期類星體?!爸袊?guó)天文學(xué)家用國(guó)內(nèi)兩米級(jí)小望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了國(guó)際上通常需要十米級(jí)望遠(yuǎn)鏡才能發(fā)現(xiàn)的天體,說(shuō)明我國(guó)天文學(xué)家富有創(chuàng)新思想?!敝煳膶W(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士陳建生說(shuō)。
“年輕”類星體比太陽(yáng)還亮
吳學(xué)兵團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)觀測(cè)和研究發(fā)現(xiàn),這顆類星體距離地球128億光年?!斑@是一顆非?!贻p’的類星體。但同時(shí)它的光度極強(qiáng)、中心的黑洞質(zhì)量極大,就像個(gè)‘小胖孩’”。據(jù)吳學(xué)兵介紹,類星體雖然自身不發(fā)光,但由于其強(qiáng)大的引力,周圍物質(zhì)在快速落向黑洞的過(guò)程中以類似摩擦生熱的方式釋放出巨大的能量,使得類星體成為宇宙中最耀眼的星體。
吳學(xué)兵團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的這顆類星體的光度是太陽(yáng)光度的430萬(wàn)億倍,是目前已知光度最高的類星體。不僅如此,由于對(duì)周圍物質(zhì)巨大的吞噬作用,這顆類星體中心的超級(jí)黑洞質(zhì)量約等于120億個(gè)太陽(yáng)。
探索早期宇宙的實(shí)驗(yàn)室
類星體的光度之強(qiáng),使得它像探照燈一樣,成為探究宇宙的理想天體。通過(guò)這顆類星體,天文學(xué)家將能夠觀察到黑洞在宇宙早期的樣子?!斑@顆非常‘年輕’卻有著巨大黑洞質(zhì)量的類星體,對(duì)黑洞形成與增長(zhǎng)的現(xiàn)有理論提出了巨大挑戰(zhàn)?!眳菍W(xué)兵說(shuō)。
據(jù)介紹,吳學(xué)兵團(tuán)隊(duì)將利用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡等國(guó)際大型天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)這顆類星體進(jìn)行后續(xù)觀測(cè)和研究?!邦愋求w光譜中吸收的譜線是沿途的宇宙物質(zhì)留給我們的腳印?!睋?jù)吳學(xué)兵介紹,利用這顆類星體的光譜,能夠了解紅移6.2到紅移2.3的物質(zhì)分布情況,“這是以前無(wú)法做到的”。
美國(guó)亞利桑那州大學(xué)華裔天文學(xué)家、研究團(tuán)隊(duì)成員之一樊曉暉說(shuō):“這一類星體的發(fā)現(xiàn),為研究早期宇宙中黑洞和星系的形成和演化提供了一個(gè)特別的實(shí)驗(yàn)室?!钡聡?guó)馬普天文研究所Bram Venemans撰文評(píng)論,“對(duì)于研究宇宙大爆炸后幾億年中的早期宇宙,這樣一顆龐然大物是非常理想的研究對(duì)象”。記者 石瀅琪
名詞解釋
紅移:紅移在物理學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域,指物體的電磁輻射由于某種原因波長(zhǎng)增加的現(xiàn)象,在可見(jiàn)光波段,表現(xiàn)為光譜的譜線朝紅端移動(dòng)了一段距離,即波長(zhǎng)變長(zhǎng)、頻率降低。紅移的現(xiàn)象多用于天體的移動(dòng)及規(guī)律的預(yù)測(cè)上。