天文学家发现了有史以来最古老的超大质量黑洞——一个庞然大物，当宇宙只有目前年龄的 5% 时，它成长为太阳质量的 8 亿倍，一项新的研究发现。
这个新发现的巨大黑洞形成于大爆炸后仅 6.9 亿年大爆炸，有一天可能有助于揭示许多宇宙谜团，例如黑洞如何在宇宙大爆炸后迅速达到庞大的尺寸，以及宇宙如何摆脱曾经充满整个宇宙的浑浊雾气，研究人员在新研究中表示。
质量是太阳数百万到数十亿倍的超大质量黑洞被认为潜伏在大多数（如果不是全部）星系的中心。先前的研究表明，当这些巨头撕裂恒星并吞噬物质时，它们会释放出异常大量的光，并且很可能是类星体的驱动力，类星体是宇宙中最明亮的天体之一。[宇宙中最奇异的黑洞]
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天文学家可以探测到来自宇宙最遥远角落的类星体，这使得类星体成为已知最遥远的天体之一。最遥远的类星体也是已知最早的类星体——一个类星体越遥远，它的光到达地球所需的时间就越长。
先前最早、最遥远类星体的记录由 ULAS J1120+0641 创造。该类星体位于距地球 130.4 亿光年处，存在于大爆炸后约 7.5 亿年。新发现的类星体（及其黑洞）名为 ULAS J1342+0928，距离地球 131 亿光年。
黑洞怪物如何成长
解释黑洞如何在宇宙历史早期吞噬足够的物质以达到超大质量，已被证明对科学家来说极具挑战性。因此，研究人员希望尽可能多地观察早期超大质量黑洞，以更多地了解它们的生长及其对宇宙其余部分的影响。
“最遥远的类星体可以为天体物理学中未解决的问题提供关键见解，”该研究的主要作者、卡内基科学研究所的天体物理学家爱德华多·巴尼亚多斯说。
研究人员预测，在地球上可见的整个天空中，只有 20 到 100 个像新发现的类星体一样明亮和遥远的类星体存在。
“这个特殊的类星体非常明亮，它将成为后续研究的金矿，并将成为研究早期宇宙的关键实验室，”巴尼亚多斯告诉 Space.com。“我们已经为这个天体获得了许多世界上最强大的望远镜的观测机会。可能会出现更多惊喜。”
发现一个庞然大物
研究人员使用智利拉斯坎帕纳斯天文台的麦哲伦望远镜之一，以及亚利桑那州的大型双筒望远镜和夏威夷的双子座北望远镜，探测和分析了类星体 ULAS J1342+0928。它的中心黑洞质量约为太阳质量的 8 亿倍，存在于宇宙仅 6.9 亿年，或仅占当前年龄的 5% 时。[无处可逃：黑洞的解剖结构（信息图）]
“所有这些质量——几乎是太阳质量的 10 亿倍——需要在不到 6.9 亿年的时间内聚集起来，”巴尼亚多斯说。“这非常难以实现，理论家需要在他们的模型中解释这一点。”
像 J1342+0928 这样的类星体非常罕见。研究人员搜索了地球上可见的整个天空的十分之一，只发现了一个来自这个早期的类星体。
这个新发现的类星体与之前的记录保持者之间仅相隔约 6000 万年。尽管如此，这段时间“约占宇宙年龄的 10%，在那些早期的宇宙时代，事物演化得非常迅速，”巴尼亚多斯说。这意味着这种时间差异可能为早期宇宙的演化提供重要线索。
这个新的类星体也引起了科学家的兴趣，因为它来自一个被称为“再电离时期”的时期，当时宇宙从黑暗时代中出现。“这是宇宙的最后一次重大转变，也是当前天体物理学的前沿领域之一，”巴尼亚多斯在一份声明中说。
大爆炸之后，宇宙是一个快速膨胀的热离子汤，或带电粒子。大约 38 万年后，这些离子冷却并聚结成中性氢气。宇宙保持黑暗，直到引力将物质聚集到第一批恒星中。来自这个时代的强烈紫外线导致这种浑浊的中性氢被激发并电离，或获得电荷，并且自那时以来，气体一直保持在这种状态。一旦宇宙被再电离，光就可以在太空中自由传播。
一瞥早期宇宙
关于再电离时期仍然有很多未知之处，例如是什么光源导致了再电离。一些先前的研究表明，大质量恒星主要负责再电离，但其他研究暗示，黑洞是这一事件背后一个重要且可能占主导地位的罪魁祸首。[关于宇宙的 7 个惊人事实]
“宇宙再电离发生的方式和时间对宇宙如何演化具有根本性的影响，”巴尼亚多斯说。
新的发现表明，在新发现的类星体附近，很大一部分氢是中性带电的。这表明这个类星体来自再电离时期，进一步分析它可能会深入了解在这个关键时期发生了什么。
然而，为了真正更多地了解再电离时期，科学家需要的不仅仅是一两个早期、遥远的类星体来观察。“我们需要找到更多距离相似或更远的类星体，”巴尼亚多斯说。“这非常困难，因为它们非常罕见。这真的就像大海捞针。”
尽管如此，这个新发现的类星体如此明亮和庞大，表明“它可能不是有史以来形成的第一个类星体，所以我们需要继续搜索，”巴尼亚多斯说。
科学家们在 12 月 7 日出版的《自然》杂志上详细介绍了他们的发现。研究人员还在《天体物理学杂志快报》上发表了一篇配套论文。
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