【正见网2011年06月29日】
天文学家用X射线深度视场发现了早期宇宙普遍存在大质量黑洞的第一个直接证据。这个来自NASA钱德勒X射线天文台的发现表明非常年轻的黑洞成长比原先想象的更迅猛，紧密配合着所在星系的成长。
天文学家们在超过六周时间里，用钱德勒X射线天文望远镜观察一片天空，得到所谓的“钱德勒南天深度视场”。将哈勃太空望远镜提供的图片和钱德勒X射线太空望远镜提供的数据结合在一起，使天文 学家能在200个遥远的星系内搜寻早期黑洞，那些在宇宙年龄8亿到9.5亿年间的黑洞。
“钱德勒南天深度视场”的复合图（图片来源：NASA et al）
“在此之前，我们不知道这些早期星系的黑洞发生过什么，或者它们是否存在过，” 出现在今年六月十六日《自然》杂志中此项研究的主作者、夏威夷大学的天文学家埃兹奎尔•特雷斯特(Ezequiel Treister)说，“现在我们知道它们存在，并且以迅猛势头成长。”
这种超尺寸成长意味着在“钱德勒南天深度视场”中看到的黑洞是非极端版的类星体―非常明亮、由落入超质量黑洞的物质激发能量的罕见天体。然而，与典型类星体相比，“钱德勒南天深度视场”中的光源大概弱一百倍，黑洞质量大概小一千倍。
观察发现30%到100%的遥远星系有成长中的超质量黑洞。从观察到的小领域外推到整个天空，在早期宇宙中至少有三千万个超质量黑洞。这是早期宇宙中类星体数量的一万倍。
“这显示我们发现了一个新的‘婴儿’黑洞群，” 联合作者、耶鲁大学的凯文•沙温斯基（Kevin Schawinski）说，“我们认为这些‘婴儿’将成长到大约一百倍或一千倍，最终成为像我们今天所看到的巨型黑洞。”
早期宇宙的年轻黑洞群曾被预测过，但没有观察到。细致的计算表明这组天文学家观测到的黑洞数量超过此前估计数量的一百倍以上。
由于这些黑洞几乎全被厚气尘云笼罩，光学望远镜通常看不到它们。然而，高能X射线能穿透这些罩，使里边的黑洞能被研究。
物理学家研究黑洞的目地是为了知道首批黑洞如何形成和成长。尽管在近距离，已经找到黑洞和星系的并行成长的证据，新的钱德勒观察结果表明这种并行成长关系比以前想到的更早，也许从它们形成时就开始了。
“大多数天文学家认为我们目前的宇宙中，黑洞和星系在它们成长中是某种共生关系，” 耶鲁大学的联合作者普瑞亚•纳塔阿柬(Priya Natarajan)说，“我们显示了在非常早期这种依存关系就存在。”
一种理论曾提出早期黑洞应该起到清理中性或不带电的宇宙“雾”：在宇宙大爆炸温度降下来后，遍布早期宇宙的氢。然而，钱德勒的研究表明尘埃和气罩阻止了黑洞产生的紫外辐射到外面行使“再离子化”作用。因此，是恒星而不是成长的黑洞，可能在宇宙黎明前就清理掉宇宙“雾”了。
钱德勒能测到很遥远非常微弱的物体，但这些黑洞附近只有很少的光子能逃出，因此它们不能被单独观测到。因此这个研究小组用了一种依靠钱德勒准确定向能力的技术，在遥远星系附近累加X射线计数到统计上显著的信号。
前段时间在早期宇宙发现的巨大婴儿星系还没有理论解释，现在又出现了远远超出理论预料数量的超质量黑洞，说明我们的宇宙的了解是多么的肤浅。
参考资料：
http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/H-11-183.html
