ESO望遠鏡發現了被困在超大質量黑洞網中的星系

藉助ESO的超大型望遠鏡(VLT)，天文學家們在宇宙誕生不到10億年的時候，在一個超大質量黑洞周圍發現了6個星系。這是第一次在大爆炸後這麼短的時間內觀測到如此緊密的星系組合，這一發現有助於我們更好地理解超大質量黑洞(其中一個存在於銀河系中心)是如何如此迅速地形成並發展成它們巨大的尺寸的。它支持了這樣一種理論，即黑洞可以在巨大的網狀結構中快速生長，這種結構中含有大量的氣體來為它們提供燃料。

這項研究主要是為了了解一些最具挑戰性的天體——早期宇宙中的超大質量黑洞。這些都是極端的系統，到目前為止我們還沒有很好的解釋它們的存在，」米格諾利說，他是義大利博洛尼亞國家天體物理研究所(INAF)的天文學家。

歐洲南部天文臺VLT的新觀測顯示，幾個星系圍繞著一個超大質量黑洞，它們都躺在一個宇宙「蜘蛛網」般的氣體中，其大小超過了銀河系的300倍。「宇宙的網絲就像蜘蛛的網絲，」米格諾利解釋道。「星系在絲狀體交叉的地方生長，而可以為星系和中央超大質量黑洞提供燃料的氣體流可以沿著絲狀體流動。」

這個有著10億太陽質量黑洞的巨大網狀結構發出的光，是從宇宙只有9億歲時傳到我們這裡的。「我們的工作已經為大爆炸後如此極端但相對豐富的天體的形成和生長，這一尚未完全解開的謎團提供了重要的線索，」合作者羅伯特·吉利說，他也是博洛尼亞INAF的天文學家，在提到超大質量黑洞時如是說。

最初的黑洞被認為是由第一批恆星的坍縮而形成的，在宇宙誕生的最初9億年裡，它們的質量肯定增長得非常快，達到了10億個太陽的質量。但是，天文學家們一直在努力解釋，為什麼有足夠多的「黑洞燃料」可以讓這些物體在如此短的時間內成長到如此巨大的尺寸。新發現的結構提供了一個可能的解釋:「蜘蛛網」和其中的星系包含了足夠的氣體來提供燃料，中央的黑洞需要迅速成為一個超大質量的巨人。

但是，如此巨大的網狀結構最初是如何形成的呢?天文學家認為由神秘暗物質組成的巨大星雲是關鍵。這些巨大的不可見物質區域被認為在早期宇宙中吸引了大量的氣體;氣體和不可見的暗物質一起形成了網狀結構，星系和黑洞可以在此演化。

「我們的發現成果支持了這樣一種觀點,最遙遠的和巨大的黑洞形成和成長在巨大的暗物質暈在大型結構,而缺乏這種結構的早期檢測可能是因為觀察的局限性,「巴爾的摩的約翰霍普金斯大學的科林·諾曼說,我們也研究報告合著者。

現在探測到的星系是目前望遠鏡能觀測到的最暗的星系。這一發現需要使用包括ESO的VLT在內的最大光學望遠鏡進行數小時的觀測。利用位於智利阿塔卡馬沙漠的歐洲南方天文臺帕拉納爾天文臺VLT上的MUSE和FORS2儀器，該團隊確認了六個星系中的四個與黑洞之間的聯繫。「我們相信我們只是看到了冰山的一角，到目前為止在這個特大質量黑洞周圍發現的少數星系只是最亮的那些，」合著者Barbara Balmaverde說，他是義大利都靈INAF的天文學家。

這些結果有助於我們理解超大質量黑洞和大型宇宙結構是如何形成和演化的。目前正在智利建造的ESO超大望遠鏡，將能夠在這項研究的基礎上，利用其強大的儀器觀測早期宇宙中巨大黑洞周圍的更微弱的星系。