科学家发现迄今最遥远“隐形”超大质量黑洞

根据钱德拉X射线天文台的数据，天文学家发现迄今为止最遥远“隐形”超大质量黑洞

美国宇航局的钱德拉X射线天文台观测数据揭示了迄今为止最遥远的“隐形”超大质量黑洞。这个超大质量黑洞诞生时，大爆炸刚刚过去8.5亿年，历史比前纪录保持者早约5亿年。这是科学家发现的第一个证据，证明宇宙幼年时期存在被遮蔽的黑洞。

超大质量黑洞通常靠吸积盘吸食周围的物质不断壮大身躯。快速的生长导致黑洞周围一小片区域内产生数量惊人的辐射。科学家将这种异常明亮的紧凑光源称之为“类星体”。

环绕地球轨道的钱德拉X射线望远镜

根据当前的理论，在黑洞的早期成长阶段，黑洞和物质盘被一个致密的气体云环绕，这个气体云不断为吸积盘输送“养料”。随着黑洞的生长，气体云陷入枯竭，最终暴露出黑洞及其明亮的吸积盘。

研究领导人、智利天主教大学研究员法比奥·维托表示：“在这个遮蔽阶段发现类星体极具挑战性，因为它们的大部分辐射都被吸收，无法被当前的仪器探测到。多亏了钱德拉望远镜和X射线穿透气体云的能力，我们最终做到了这一点。”维托曾是宾州州立大学的一名博士后研究员。

夏威夷的Pan-STARRS光学望远镜

维托等人通过观测类星体PSO 167-13得出了这一发现。PSO 167-13最初由夏威夷的光学望远镜Pan-STARRS发现。根据Pan-STARRS的可见光观测以及其它观测，在宇宙年龄不到10亿岁时（当前年龄的8%左右），大约200个类星体就已放射出耀眼的光茫。科学家认为这些观测只能有效发现无遮挡的黑洞，因为它们探测到的辐射会被周围薄薄的气体和尘埃云压制。因此，科学家认为PSO 167-13未被遮挡。

维托的团队通过钱德拉望远镜观测PSO167-13以及可见光观测发现的其它9个类星体测试了这个想法。经过16个小时的观测，他们仅从PSO167-13探测到3个X射线光子并且均具有较高的能量。由于低能X射线比高能X射线更容易被吸收，钱德拉观测结果的可能解释是：这个类星体被气体高度遮挡，因此只能探测到高能X射线。

研究论文合著者、宾州州立大学的天文学与天体物理学教授尼尔·布劳德特表示：“这完全出乎我们意料，就像我们期待一只飞蛾，最后却看到了一个茧。与我们预想的一样，我们观测的其它9个类星体都未被遮挡。”

研究人员表示PSO 167-13存在一个有趣的特征，它所在的星系有一个伴星系。在智利阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）以及哈勃望远镜的数据中，科学家发现了这个伴星系。由于两个星系距离太近，加之X射线源比较暗淡，研究小组无法确定新发现的X射线辐射究竟与类星体PSO167-13还是伴星系有关。

右为阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）获取的远古星系图像，左为哈勃获取的图像

如果X射线来自这颗类星体，天文学家需要解释PSO167-13为何在X射线观测中模糊不清，而在可见光观测中却不是这种情况。一种可能性是，在进行可见光和X射线观测间隔的三年中，这颗类星体被快速遮蔽且被大幅遮蔽。

如果X射线来自伴星系，那么说明天文学家在PSO167-13附近探测到了一个新类星体。这将是我们迄今为止发现的最遥远的类星体对，打破大爆炸后12亿年的纪录。无论是哪一种情况，钱德拉探测到的都是迄今为止最为遥远的被遮挡类星体。此前的纪录为大爆炸后13亿年。研究小组计划进行后续观测，以进一步确定PSO167-13的特征。

阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）

研究论文合著者、智利天主教大学的弗兰兹·鲍尔表示：“借助钱德拉望远镜进行更长时间的观测，我们能够进一步评估这个黑洞的被遮蔽程度，同时进一步确定X射线源究竟是这个类星体还是伴星系。”鲍尔也曾是宾州州立大学的一名博士后研究员。

研究小组计划寻找更多被高度隐蔽的黑洞。研究论文合著者、意大利国家天文物理研究所的罗伯托·吉利指出：“我们怀疑早期宇宙中的大多数超大质量黑洞都被遮蔽了。探测这些黑洞并进行研究，了解它们是如何快速增长到等同于十亿个太阳质量的庞大身躯具有非常重要的意义。”