這是打破記錄的發現:在距離地球大約128億光年的深空,天文學家首次觀測到一對正在合并的類星體。
類星體對
雖然它們所發的光已無比暗淡,但根據光譜數據天文學家還是可以辨認它們是由超大質量黑洞所釋放的光。
這是首次在宇宙誕生大約9億年后這個時間段發現的合并類星體。
奇怪的射電源
類星體是一種具有高紅移高光度的活躍星系核。
也就是,它是在星系的核心形成的一種天文現象。
類星體
它的首次發現是在20世紀50年代。
在那個時候,天文學家在利用射電望遠鏡觀測深空時發現了一些奇怪的現象:他們觀測到一些很明亮的射電源,但卻很難找到它們的光學對應體,就好比我們聽到了聲音,但卻找不到發出聲音的物體。
一些找到的識別出也只是微弱的點狀物,就像恒星發出的點光源那樣。
但可以確定它們絕不是恒星。
所以它們是什么當時沒有人知道,只是以類恒星的射電源來描述這些天體。
而之后也更是沒有人能想到,這些看起來毫不起眼的微弱斑點竟讓他們大為震驚。
在發現那些射電源之后,天文學家之后的工作就是尋找它們的光學對應體。
那么1963年的時候,一個叫施密特的天文學家找到了其中一個編號為3C273的光學對應體。
哈勃拍攝的3C273
并且還獲得了它的光譜,這是一個非常重要的數據。
有了它,天文學家就可以知道它的紅移,從而計算它的距離。
結果發現,它的距離遠在20億光年之外。
恐怖的亮度
以20億光年的距離結合它的視星等(12星等)估算它的絕對星等,天文學家得到的數值約為-26.7。
這意味著什么呢。
意味著它非常的亮,可以用變態來形容。
大家對這個數值可能不太理解。
那作為對比,太陽的絕對星等大概是4.8。
也就是,把太陽放到32.6光年外,它的亮度和北極星差不多,條件不好的話,這個亮度我們裸眼幾乎看不到。
而3C273的絕對星等,它在32.6光年外的亮度是和晴朗正午的太陽一樣亮,刺眼而無法直視。
所以,它的亮度差不多為太陽的4萬億倍,這已超過一個星系的亮度!
這還不是最為震驚的。
最難以理解的是:它發出光的來源也僅僅集中在1光年左右的范圍。
這完全挑戰了當時天文學家的認知。
因為沒有任何的理論可以解釋這么恐怖又集中的能量輸出。
比星系小的多的多,釋放的能量卻還比星系大。
它到底是什么?
超大質量黑洞
1964年的時候天文學家提出了一個想法。
在1964年有兩位天文學家薩爾彼得和澤爾多維奇提出一個想法,他們認為這種恐怖的能量輸出應該是由星系中心的超大質量黑洞的吸積盤發出。
吸積盤就是黑洞吞噬物質時圍繞它旋轉的一個物質盤;超大質量黑洞指的是質量大于太陽百萬到百億倍這種級別的黑洞,
黑洞我們知道它無法發光,但當它存在吸積盤時,它的引力能會讓吸積盤釋放出強大的能量,而引力能轉換的能量比恒星內核聚變要高的多。
所以,這種能量轉換讓吸積盤可以成為比恒星還要亮的物體。
而超大質量黑洞那種級別的黑洞的吸積盤,一般可以達到很大的尺寸,1光年甚至更大。
所以根據這個猜測,薩爾彼得和澤爾多維奇認為:類星體應該就是超大質量黑洞吸積物質時形成。
對于這個觀點,經過長期的觀測也已經被證實。
而個超大質量黑洞幾乎都是存在于星系的中心。
所以類星體一般都是在星系的中心產生,比如前面我們提到的3 C273,當遮住核心的類星體后我們就可以看到它的宿主星系。
左:類星體,右:遮住類星體看見的宿主星系
但也不是每個星系的中心都會存在類星體,只有活躍的星系,就是中心黑洞有足夠多的物質可以吞噬的星系才會存在類星體。
而這種星系一般常見于早期的宇宙,因為這時黑洞周圍的物質還沒吞噬完。
所以類星體一般都是出現在距離很遙遠的地方。
目前發現最近的類星體也是距離地球有6億多光年。
早期宇宙
那么在更早期的宇宙有這么一個問題:這時星系剛形成不久,宇宙空間也還很小,所以星系與星系之間碰撞的機率就會很大,而碰撞時就會存在靠的很近的類星體,也就是合并星系中的類星體,我們稱為類星體對。
但奇怪的卻是,盡管有發現類星體對,但在早期的宇宙,就是宇宙誕生10億年被稱為宇宙黎明的這個階段卻一直沒有發現。
類星體對
這一直困擾著天文學家。
難道這個階段不存在這樣的類星體對?
直到2024年這次研究的出現。
研究論文
在這次研究中,天文學家通過望遠鏡的觀測,在120億多光年外終于找到了兩個靠的很近的微弱斑點。
光譜分析它們是來自超大質量黑洞吸積盤的光,可以辨認是類星體,所以這讓天文學家非常的興奮。
但視覺靠的很近也不一定就是物理距離靠近,也可能是視覺錯位或者引力透鏡效應什么的。
所以要確定它們是類星體對還要進行更加詳細的分析,分析的過程非常的復雜,這里我們就不過多的討論。
研究的結果:那兩個微弱的斑點存在物理關聯,它們是兩個正在合并星系中的類星體。
這一研究于2024年4月發表在《天體物理學雜志》上,大家有興趣可以看下。
那么在宇宙黎明時期發現了第一個也就能發現第二個、第三個以致更多。
所以這項研究讓天文學家看到了研究早期類星體對的希望。
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