第一次發現這樣的黑洞，質量是太陽10億倍，控制著6個星系
2020-10-12 姿勢分子knowledge2020年諾貝爾物理學獎前不久剛剛公布，它被三位天體物理學家瓜分，並且理由都與黑洞有關。
其中，該獎項的一半是由羅傑·彭羅斯獲得，另外一半則是由萊因哈德·根澤爾和安德裡亞·格茲瓜分，後二者的突出貢獻，就是發現了銀河系中心的超大質量黑洞——人馬座A*。
現在我們知道，不僅僅是銀河系，宇宙中大部分星系的中心都有一個超大質量黑洞，憑藉著自己無與倫比的引力掌控著自己所在的星系。儘管對於這個天文學現象，天文學家們已經司空見慣了，但是當他們發現了SDSS J1030+0524時，仍然被震驚到了。
SDSS J1030+0524是歐洲南方天文臺發現的一個類星體，其紅移值大約為6.31。根據推算，這個類星體距離我們超過了100億光年，它形成於宇宙大爆炸後僅僅10億年的時間。最值得注意的，不僅僅是它所處的時間，而是它所處的狀態。
（圖片說明：本次發現的類星體SDSS J1030+0524位於六分儀座中）
觀測結果顯示：這個類星體受到一個超大質量黑洞的掌控，其質量達到了太陽的10億倍。更驚人的是，這個黑洞憑藉著一己之力，束縛著6個星系，而不是像今天的超大質量黑洞，只能統治1個星系。歐洲南方天文臺的觀測結果表明：這6個被黑洞拖住的星系都是以一種宇宙絲狀結構與黑洞相連接，整體呈現出一種網狀的宇宙結構，其尺寸達到了銀河系的300倍以上！
在震驚之餘，科學家們也忍不住思考：在宇宙僅僅只有9億年的壽命時，這麼巨大的黑洞是如何形成的呢？我們知道，宇宙在大爆炸後僅僅38萬年後就進入到了黑暗時代，整個宇宙充斥著氫原子，而沒有任何天體。直到幾億年後的再電離期到來，才逐漸有恆星形成。這些恆星燃燒完自己的燃料、然後坍縮為黑洞，這就需要很長的時間，可能已經用掉9億年了。那麼，它又是哪來的時間能夠成長到10億倍太陽質量的呢？
這一次的發現，或許可以解釋這個困擾天文學家多年的謎題，讓我們知道像人馬座A*這樣的星系中心超大質量黑洞到底是如何演化的。
他們認為，剛才我們提到的連接著6個星系和超大質量黑洞的宇宙絲狀結構，就像是胎兒的臍帶一樣，給黑洞源源不斷地輸送著氣體「營養」，使得這個黑洞能夠迅速成長。
博洛尼亞國家天體物理研究所（INAF）的天文學家Marco Mignoli是本次研究的領導者，他以主要作者的身份在《天文學與天體物理學》雜誌上發表了本次研究的論文。他形容說：「宇宙絲網結構就像是蜘蛛網上的絲線一樣，這些星系分布在這些宇宙絲線的交叉處並且不斷生長。氣體流可以沿著絲線流動，同時為幾個星系和中心的超大質量黑洞提供能源。」
那麼，這些宇宙的絲線又是從何而來的呢？
研究人員認為，這些絲線或許是暗物質的手筆。在宇宙誕生的初期，它們憑藉著自己的引力，將大量的星際氣體束縛起來，形成了這些絲狀結構。
約翰·霍普金斯大學的天文學家Colin Norman是本次研究的參與者之一，他表示：「我們的發現證明了一個猜想：那些最遙遠、質量最大的黑洞都是在大尺度的暗物質暈中形成並成長的。早期的觀測之所以沒有發現這樣的結構，很可能是因為受限於當時的觀測能力。」
即使是在今天，這幾個星系也都是人類所能達到的觀測極限中最暗的幾個天體。研究人員指出：目前我們也只能通過像甚大望遠鏡陣列這樣少數幾個強大的設備才能看到它們。甚大望遠鏡位於智利的阿塔卡馬沙漠，坐擁著最好的觀測位置和最強大的觀測能力，世界上能夠和它媲美的望遠鏡寥寥可數。
因此，本次研究的參與者之一、博洛尼亞國家天體物理研究所的天文學家Barbara Balmaverde才說：「我們相信自己現在還只是窺探到了冰山一角，目前在這個超大質量黑洞周圍發現的幾個星系只是其中最明亮的那部分。」也就是說，在這個尺寸達到銀河系300倍的巨大宇宙網狀結構中，可能還有其他的星系被這個恐怖的黑洞控制。
（圖片說明：類星體SDSS J1030+0524假想圖）
儘管愛因斯坦的廣義相對論預言了黑洞這種神秘的天體，但是天文學家們對於超大質量黑洞的了解仍然非常有限。
即使是對於今天的超大質量黑洞，他們也有著很多的困惑，比如它們是如何成長到這麼巨大的。隨著前不久天文學家史上第一次發現中等質量黑洞，我們有理由認為這些最大的黑洞是從普通黑洞成長（或者相互併合）為中等質量黑洞，最終繼續成長變成這樣的怪物的。但是可以想像，這勢必經歷了非常長的一段歲月才可能達到。
但是，天文學家已經不止一次發現一百多億年前的超大質量黑洞，這些黑洞所處的時代，是宇宙剛剛進入再電離期的時候。別說黑洞，就連恆星都剛出現了幾億年的時間，黑洞又是如何能夠在如此有限的時間裡長到如此巨大的呢？
多年以來，天文學家們一直對這個問題充滿了疑問，而這一次的研究或許將揭開這個秘密。
天文學家們將會繼續對這些遙遠的超大質量黑洞進行觀測，隨著人類觀測能力的不斷提升，或許他們會發現更多類似於SDSS J1030+0524的網狀結構。SDSS J1030+0524暗示我們這些網狀結構能夠給早期黑洞提供巨大的能源，但它現在還只是個例。如果我們未來發現了更多的類似結構，或許就可以證明這個猜想。
作為宇宙中最巨大、最可怕的天體，超大質量黑洞一直是天文學研究的重點，它們的形成始終是一個未解之謎。我們有理由相信，太陽系周圍不太會出現這種恐怖的宇宙怪獸，不過誰知道呢，只有在破解了它的形成之謎後，我們才敢下定論。
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