【正見網2011年06月29日】
天文學家用X射線深度視場發現了早期宇宙普遍存在大質量黑洞的第一個直接證據。這個來自NASA錢德勒X射線天文台的發現表明非常年輕的黑洞成長比原先想像的更迅猛，緊密配合著所在星系的成長。
天文學家們在超過六周時間裡，用錢德勒X射線天文望遠鏡觀察一片天空，得到所謂的「錢德勒南天深度視場」。將哈勃太空望遠鏡提供的圖片和錢德勒X射線太空望遠鏡提供的數據結合在一起，使天文 學家能在200個遙遠的星系內搜尋早期黑洞，那些在宇宙年齡8億到9.5億年間的黑洞。
「錢德勒南天深度視場」的複合圖（圖片來源：NASA et al）
「在此之前，我們不知道這些早期星系的黑洞發生過什麼，或者它們是否存在過，」 出現在今年六月十六日《自然》雜誌中此項研究的主作者、夏威夷大學的天文學家埃茲奎爾•特雷斯特(Ezequiel Treister)說，「現在我們知道它們存在，並且以迅猛勢頭成長。」
這種超尺寸成長意味著在「錢德勒南天深度視場」中看到的黑洞是非極端版的類星體―非常明亮、由落入超質量黑洞的物質激發能量的罕見天體。然而，與典型類星體相比，「錢德勒南天深度視場」中的光源大概弱一百倍，黑洞質量大概小一千倍。
觀察發現30%到100%的遙遠星系有成長中的超質量黑洞。從觀察到的小領域外推到整個天空，在早期宇宙中至少有三千萬個超質量黑洞。這是早期宇宙中類星體數量的一萬倍。
「這顯示我們發現了一個新的『嬰兒』黑洞群，」 聯合作者、耶魯大學的凱文•沙溫斯基（Kevin Schawinski）說，「我們認為這些『嬰兒』將成長到大約一百倍或一千倍，最終成為像我們今天所看到的巨型黑洞。」
早期宇宙的年輕黑洞群曾被預測過，但沒有觀察到。細緻的計算表明這組天文學家觀測到的黑洞數量超過此前估計數量的一百倍以上。
由於這些黑洞幾乎全被厚氣塵雲籠罩，光學望遠鏡通常看不到它們。然而，高能X射線能穿透這些罩，使裡邊的黑洞能被研究。
物理學家研究黑洞的目地是為了知道首批黑洞如何形成和成長。儘管在近距離，已經找到黑洞和星系的並行成長的證據，新的錢德勒觀察結果表明這種並行成長關係比以前想到的更早，也許從它們形成時就開始了。
「大多數天文學家認為我們目前的宇宙中，黑洞和星系在它們成長中是某種共生關係，」 耶魯大學的聯合作者普瑞亞•納塔阿柬(Priya Natarajan)說，「我們顯示了在非常早期這種依存關係就存在。」
一種理論曾提出早期黑洞應該起到清理中性或不帶電的宇宙「霧」：在宇宙大爆炸溫度降下來後，遍布早期宇宙的氫。然而，錢德勒的研究表明塵埃和氣罩阻止了黑洞產生的紫外輻射到外面行使「再離子化」作用。因此，是恆星而不是成長的黑洞，可能在宇宙黎明前就清理掉宇宙「霧」了。
錢德勒能測到很遙遠非常微弱的物體，但這些黑洞附近只有很少的光子能逃出，因此它們不能被單獨觀測到。因此這個研究小組用了一種依靠錢德勒準確定向能力的技術，在遙遠星系附近累加X射線計數到統計上顯著的信號。
前段時間在早期宇宙發現的巨大嬰兒星系還沒有理論解釋，現在又出現了遠遠超出理論預料數量的超質量黑洞，說明我們的宇宙的了解是多麼的膚淺。
參考資料：
http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/H-11-183.html
