【正見新聞網2015年05月26日】
據國外媒體報導，藉助位於夏威夷的凱克天文台，馬克斯·普朗克天文研究所的天文學家於近日第一次發現了4個類星體齊聚的場景，這4個活躍的黑洞彼此距離非常接近。該研究團隊由天文學家約瑟·漢納威(Joseph Hennawi)領導。據介紹，這4個類星體位於遙遠宇宙空間的一個超大質量結構中，環繞其周圍的是一個巨大的由冷卻密集氣體組成的星雲。由於這種現象出現的機率只有千萬分之一，宇宙學家或許需要重新考慮類星體演化的模型，以及超大質量結構如何形成的問題。有關的研究結果發表在2015年5月15日的《科學》(Science)雜誌上。
類星體是星系演化中的一小段插曲，其能量來自星系中心超大質量黑洞吞噬物質的過程。在這一階段，類星體是宇宙中最為明亮的天體，能發出比宿主星系明亮數百倍的光，這些星系本身就擁有數以千億記的恆星。不過，在星系的整個壽命中，如此明亮的類星體只是短短一瞬，因而天文學家需要非常幸運才能捕捉到它們的蹤影。也正是如此，類星體在宇宙中極其罕見，而且通常彼此之間相距數十億光年。研究者估計，發現4個類星體齊聚的機率約為千萬分之一。那麼，天文學家為什麼就能如此幸運呢?
我們可以從這4個類星體所處環境的特殊性質來尋找線索。在4個類星體周圍，是一團巨大的由冷卻密集氫氣組成的星雲，由於受到類星體的照射，這些氣體也會發出光線。除此之外，這4個類星體及其周圍的星雲都位於宇宙中一處罕見的角落，裡面具有非常大量的物質。凱克天文台首席研究員、加州大學聖克魯斯分校的J. Xavier Prochaska教授說：“在這樣的距離，那一區域存在的星係數量比我們預計的多了數百倍。”
由於具有如此數目巨大的星系，這樣的系統也被稱為星系團。不過，由於從這一星系團發出的光線經過了100億年才到達地球，因此天文學家獲得的圖片顯示的是100億年前的景象，即宇宙大爆炸之後不到40億年的時間。從這一角度，可以說天文學家觀測到了今天的星系團在起源時的場景，這種星系團可以稱為古-星系團(proto-cluster)。
將所有不同尋常的因素拼合起來，研究者試圖了解發現這一罕見現象的原因。漢納威說：“如果你發現了一些根據現有科學知識非常不可能出現的東西，你會得出這樣的結論：或者你只是非常非常幸運，或者你還需要修正你的理論。
” 研究人員推測，在特殊的環境中，一些物理過程可能會導致類星體活動更容易出現。一個可能的原因是，在星系碰撞或融合的時候，大量氣體會隨著劇烈的碰撞進入星系中心的黑洞，從而觸發類星體的活動。類似這樣的碰撞在星係數量極大的星系團中更可能發生。
參與該研究的博士研究生、馬克斯·普朗克天文研究所的Fabrizio Arrigoni-Battaia說：“大規模的星雲發射是謎題的重要組成部分，因為這意味著極大數量冷卻密集氣體的存在。” 只有在存在氣體可供吞噬的情況下，超大質量黑洞才能以類星體的形式發光;而當處於一個氣體豐富的環境中時，類星體就能獲得充足的能量來源。
另一方面，基於目前對宇宙中超大質量結構形成的理論，古-星系團中巨大星雲的出現完全出乎天文學家的預料。“我們目前的宇宙結構形成模型基於超級計算機模擬的結果，預測了早期宇宙中大質量結構應該充滿稀薄的氣體，溫度大約為一千萬度，而此次發現的這一巨大星雲的密度增加了數千倍，溫度也降低了數千倍，”曾經在凱克天文台主持過成像觀測研究、目前任職於蘇黎世聯邦理工學院的Sebastiano Cantalupo說，“這真是一次非常神奇的發現，就如同發現Slug星雲的那個晚上，當時我們正在尋找受到類星體照射的巨大的萊曼-阿爾法星雲。那也是我在凱克天文台的第一個夜晚，毫無疑問也是我經歷過的最激動人心的夜晚。
” 漢納威說：“極其罕見的事件具有顛覆長期盛行理論的力量。”4個類星體齊聚的首次發現，或許將迫使宇宙學家重新考慮有關類星體演化，以及宇宙超大質量結構形成的模型。
凱克天文台擁有世界上成果最豐富的望遠鏡。兩座口徑10米的光學近紅外線望遠鏡——凱克望遠鏡——僅次於西班牙口徑10.4米的加那利大型望遠鏡。凱克望遠鏡還安裝了一系列先進的儀器，包括成像器、多物體攝譜儀、高解析度攝譜儀、積分視場光譜儀和世界領先的雷射引導恆星自適應光學系統。