巨型黑洞身上一个130亿年也未有人解出的谜

艺术家描绘的迄今为止最遥远的超大质量黑洞。它实际上是一个类星体的一部分，所在的时代距离宇宙大爆炸只有6.9亿年。Robin Dienel / 卡内基科学研究所

一个存在于早期宇宙的超大质量黑洞最近被科学家发现，它所在的时代距离宇宙诞生只有6.9亿年，质量却已经达到太阳的8亿倍。相关论文发表在最近的《自然》杂志上。

天文学家认为早期宇宙中的超大质量黑洞一定是通过某种特有的方式得到快速成长的，但具体原因为何却仍然是个谜。

哈勃拍摄的一张深空图片。维基百科

新发现的这个黑洞正端坐在一个星系的中央，贪婪地吞食着周围的物质。这个星系的核因此变得极为明亮，成为了一个所谓的“类星体”。这个类星体所在的时期，宇宙的年龄还只有它今天年龄的5%，宇宙才刚刚开始摆脱它的黑暗期。

宇宙开始于一锅由基本粒子组成的热汤。大爆炸后40万年时，这些粒子才逐渐冷却、结合成中性的气体氢。但此时宇宙仍处在一片黑暗之中，没有任何光源。直到引力把物质凝聚成恒星和星系。

远古星系产生的能量能够把中性氢原子中的电子踢飞，这一过程也就是所谓的“电离（电子和原子核分离）”。宇宙开始电离后，光子才能自由地飞行。而这一时期就是所谓的“再电离”期（之所以要加上“再”，是相对于中性原子出现之前的状态而言），是宇宙开始变得透明、充满光明的时期。

在天文学家新近发现的许多类星体周围，氢都处在中性状态。这意味着类星体不但是我们所能见到的最遥远的天体，也是我们在宇宙发生再电离之前所能见到的唯一研究样本。

一个类星体。右图是在遮挡了中央光源（中央黑色部分）之后的照片。维基百科

这些遥远的星系及类星体和我们之间的距离，是依据它们的红移值测出的。

宇宙在膨胀，所以这些星系发出的光在到达我们眼中时，波长会在总体上朝着红色光谱一侧偏移。这就是红移。红移值越大，星系离我们就越远，我们见到的景象就越古老。

这个新发现的类星体红移值达到了7.54，这个数值是基于这个星系产生的碳发射线测算出的。表明它发出的光飞行了130亿年才到达地球。

据估计，在这个类星体附近的天空中，还应该存在20至100个无论是亮度还是和地球间的距离都十分相似的类星体。