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这篇文章最初发表在《大众科学》青年月刊上。金博宝网址目前的用户可以访问整个电子版在这里,或点击这里订阅。

王菲歌在中国山东省长大,他喜欢仰望夜空看星星。现在,随着他是亚利桑那大学史都华天文台的NASA哈勃研究员,他在黑暗中看得更深,凝视着迄今为止研究过的最遥远的物体。

他的目标,类星体它是由气体盘和恒星(原始星系的核心)包围的黑洞。它们黑暗的心脏吸收附近的物质,并将吸收的物质挤压成一个超热的盘,当它释放出巨大的能量时,会燃烧得很亮。这一特性使我们能够在很远的地方发现它们。但由于它们的光到达地球需要数十亿年的时间,所以我们在黑暗中看到这些灯塔,就像它们存在于亿万年前一样。

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作为当今最重要的类星体观测者之一,王利用它们来观测宇宙的古代历史。他说:“在过去的几年里,我一直在努力寻找距离最远的行星。”因为每增加一光年的距离,就等于又多了一年的宇宙时间旅行。

2021年,王和他的同事们使用了智利和夏威夷的三台望远镜发现了迄今为止最远的类星体.这颗行星被称为J0313-1806,距离地球130亿光年,这意味着王观测到的这颗行星是在宇宙大爆炸6.7亿年之后——当时它实际上还是一个新生星体。

Wang发现类星体的黑洞特别吸引人,因为根据我们目前对天体物理学的理解,它不应该存在。

J0313-1806打乱了科学家们目前的理论。这种大小的黑洞被认为是由相对较小的“种子”生长而成,然后随着时间的推移吸收质量。有一种模型认为,最早的恒星可能在快速生长和燃烧之后留下了这样的种子。否则,坍缩的恒星群可能会聚集在一起,成为很好的素材。

但这两种情况都无法解释J0313-1806。它的中心大约是太阳质量的16亿倍,比我们银河系中心的黑洞质量还要大500倍。在宇宙的历史上,宇宙还没有产生足够多的恒星来解释J0313-1806的巨大中心的大小。

相反,王和他的同事们认为原始氢可能是这个巨大物体的种子。有可能是一团气体云坍缩,最终变得足够稠密,产生了一个黑洞,然后吞噬恒星和其他气体。但由于没有其他年龄相仿的类星体可供观测,这个黑洞的起源仍然是个谜。

“我们对最早类星体的大尺度环境所知甚少,”王说,因为目前仪器的范围限制了观测人员。

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但他乐观地认为,下一代的天空观测机器将帮助我们揭开这些秘密。期待已久的詹姆斯韦伯太空望远镜哈勃望远镜将于2021年底发射升空,取代已有30年历史的哈勃望远镜。它将让天文学家比以往任何时候都能更深入地观察时间,并更近距离地观察J0313-1806。其他传入的范围也会有帮助。智利的维拉·鲁宾天文台预计将于2023年开放,它将搜索地球南部的天空,寻找新的类星体等。的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜它将在2025年进入轨道,在那里它将通过红外波长发现遥远的物质。

Wang希望这些工具能揭示更多关于早期黑洞是如何成长的。“未来十年将是研究宇宙中最遥远物体的大好时机。”

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