誰是宇宙中最亮的星?這個類星體,亮過600萬億個太陽!

2020-12-21 天文在線

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引力透鏡揭示了宇宙早期的恆星大工廠。

哈勃太空望遠鏡觀測到的遙遠的類星體J043947.08 + 163415.7。這一片距離更近的星系，通過其引力透鏡的特性，顯現在前景中。

圖片由美國航空航天局、歐洲航天局，樊曉輝（亞利桑那大學）提供

經過數十年的搜尋，哈勃太空望遠鏡發現了一個類星體，其亮度相當於600萬億個太陽，這是早期宇宙中發現的最亮的一個。

類星體是緊湊但充滿能力的天體，一般被認為是位於年輕星系中心巨大的黑洞群。 當物質進入重力漩渦，被加熱到數百萬度時，它們會發出強大的光芒，爆發出各種波長的巨大能量。

這些天體在100億年前是最多的，這使它們能被用來探測宇宙的早期情況。

當宇宙大爆炸還不到十億年，第一代星系正在形成時，這個新發現的類星體就開始燃燒。

在128億年後的今天，哈勃捕捉到了該物體的璀璨光芒。這個以J043947.08 + 163415.7為名被歸類的古老類星體，是由美國亞利桑那大學的樊曉輝帶隊的天文學家發現的。他們的發現發表在《天體物理學快報》上。

該類星體以太陽亮度600萬億倍的亮度，一舉打破了有史以來的最亮紀錄，即太陽的420萬億倍。

樊說：「在整個可觀測的宇宙中，想找到比這更亮的類星體是很難的了。」

來自美國耶魯大學的合著者，博士後研究員法比奧·帕奇奇補充說：「這個探測是一個令人震驚的重大發現。幾十年來，我們一直認為在早期宇宙中這種透鏡類星體應該很常見，但現在這個是我們發現的第一個。」

這一發現得益於天體運動正巧形成了天然的變焦透鏡。在類星體和地球之間是一個昏暗的星系，它具有足夠的引力，能放大和扭曲更遠的類星體的光，使其圖像放大了三倍，亮度增強了50倍。

這種現象被稱為引力透鏡效應，其中前景物體充當透鏡來改變背景物體的圖像。

來自美國加州大學聖塔芭芭拉分校的合著者王菲戈（音）說：「沒有如此高的放大倍率，我們就不可能看到這個星系。」

該星系首先在地面調查中被注意到，隨後被亞利桑那大學的多面鏡天文望遠鏡，雙子座天文臺和凱克天文臺觀測到。數據顯示了一個微弱的前景星系，但是它和類星體在天空中是如此靠近，以致該系統顯得模糊。是哈勃敏銳的目光將它們分解為精美的圖像。

夏威夷莫納克亞的詹姆士·克拉克·麥克斯韋望遠鏡也突出顯示了包裹類星體所在星系的大量熱塵。這表明這顆超明亮的類星體已經點燃了圍繞在它周圍的恆星，每年有多達10,000顆恆星被點亮。

相比之下，銀河系只點亮了一顆。

同樣來自亞利桑那大學的團隊成員楊金逸也指出：「由於引力透鏡的增強作用，恆星形成的實際速率可能遠低於觀察到的亮度所顯示的速度」。

儘管如此，這種超亮、超遠的類星體仍可以讓天文學家洞悉超大質量的黑洞如何影響早期恆星的形成。

它還可能為宇宙本身的演化提供線索。類星體存在於再電離期，即最初的恆星發出的高能光重新加熱大爆炸後冷卻了40萬年的氫氣的過渡時期。研究這樣的類星體可以讓我們深入了解這個仍然神秘的時期。

樊的團隊目前正在分析歐洲南部天文臺位於智利的超大望遠鏡拍攝的類星體20小時詳細光譜（a detailed 20-hour spectrum）。這讓他們能夠確定早期宇宙中星際氣體的化學成分和溫度。

該小組還希望利用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波天線陣和接下來的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡研究該天體。這些超靈敏的天文臺將仔細觀察超大質量黑洞周圍的區域，並觀察其巨大的引力如何影響周圍恆星的形成以及早期星系的集合。

作者： LAUREN FUGE

FY: Colleen

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