这篇题为《一个红移6.3的有120亿太阳质量黑洞的超亮类星体》的文章刊登于2月26日的国际知名学术期刊《自然》,作为第一作者和通讯作者的北京大学教授吴学兵介绍说,“超级黑洞”是迄今为止人类发现的宇宙早期黑洞中心质量最大、发光最亮的类星体,有120个亿太阳那么重,430万亿个太阳那么亮。这个质量和光度是由吴学兵的学生、上海天文台左文文博士测算出来的。
类星体是1963年被天文学家发现的一类特殊天体,因为看起来是“类似恒星的天体”而得名,实际上却是银河系外能量巨大的遥远天体。它们的中心是猛烈吞噬周围物质、质量在太阳千万倍以上的超大质量黑洞。吴学兵介绍,天体距离越远,光的红移就会越大。目前,在天文学家已发现的20多万颗类星体中,红移(红移0.1,指天体距离地球13亿光年)大于6的类星体只有40个左右,原因就是它们距离地球太过遥远,即便自身能量巨大,也因为从地球上看过去不亮而难以被发现。
左文文介绍,这次发现的类星体非常特别,第一个特点就是大,黑洞中心质量约是太阳质量的120亿倍,比其他发现的宇宙早期的天体要高6倍,亮度约为430万亿倍太阳光度;第二个特点就是距离地球非常远,有128亿光年。“宇宙诞生距今也只是137亿年,就相当于这个类星体在宇宙大爆炸后的9亿年就存在了。”
宇宙中繁星点点,吴学兵们究竟是如何找到这个“超级黑洞”的?
上世纪90年代起,吴学兵的团队就一直在观测红移大于5的类星体,并发展了一套基于光学和红外波段天文测光数据选取红移大于5的类星体候选体的有效方法。“整个团队中是分工合作的,有的选源,也就是选高红移类星体的‘候选人’,有的观测,也就是利用云南丽江2.4米望远镜最低分辨率拍到这个‘超级黑洞’光谱。我的任务是测算了黑洞的质量和光度。”左文文说,寻找高红移类星体是吴学兵一直以来的梦想。
2013年12月29日中国的天文研究人员在云南丽江拍摄到“超级黑洞”的第一个光学波段光谱,并初步判定出这是一颗红移高于6.2的类星体。“这也是世界上唯一,也是第一颗用2.4米光学望远镜发现的红移6以上的遥远类星体。”
之前,科学家认为种子黑洞诞生于第一代恒星形成后,也就是宇宙年龄4亿年时,那么短短5亿年,种子黑洞是如何长到120亿太阳质量的?左文文说,这颗类星体的发现,对宇宙早期黑洞形成与演化理论带来了挑战。同时,这颗类星体的光谱蕴含着宇宙的“密码”,为人类探寻早期奥秘点燃了一盏灯。左文文说,光从这颗类星体出发,穿越了128亿光年来到地球,这漫长的岁月中,光子所经历的事情都会“记录”在光谱里面,这也为科学家研究早期宇宙的结构,解读宇宙奥秘提供了依据。 本报记者 马丹