黑洞的发现可能迫使我们重新思考星系是如何形成的

欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)最近深入观察宇宙的婴儿期，证实发现了最亮、生长最快的类星体。类星体是夜空中的发光物体，由落入星系中心大黑洞的气体提供动力。

这个破纪录物体的发现足够令人着迷。但这一宣布的另一个重要方面是，它提出了有关早期宇宙中星系形成的重大问题。尤其令人费解的是，这个大爆炸后不到20亿年的类星体为何能够如此迅速地变得如此之大。探索这个难题甚至可能会导致人们重新思考星系是如何形成的。

黑洞是宇宙中密度最大的物体，之所以被称为黑洞，是因为它们的引力非常强大，甚至连光也无法逃脱它们的掌控。那么，黑洞如何成为如此强光源的起源呢?

好吧，在一些黑洞足够大的星系中，物质正以极高的速度被吸入。当它螺旋上升时，气体、尘埃和恒星之间的剧烈碰撞导致释放出大量的光能。黑洞越大，碰撞就越剧烈，发出的光就越多。

最新研究的对象类星体 J0529-4351 的质量相当于 170 亿个太阳，而且非常大。银河系中心有一个横跨七光年宽的螺旋状物质盘，黑洞通过吸积(积累)这种物质而不断增长。该圆盘的宽度与地球和下一个最近的恒星系统半人马座阿尔法星之间的距离相当。

隐藏在众目睽睽下

黑洞正在迅速增长，每天消耗的质量达到破纪录的水平，相当于一个太阳。这种物质的强烈吸积释放出相当于四万亿(千万亿)个太阳的辐射能量。

这就提出了一个问题：尽管经过了数十年的天文观测，为什么在夜空中才刚刚发现了如此明亮的物体。事实证明，这个祟的类星体一直隐藏在众目睽睽之下。

尽管 J0529-4351 的亮度惊人，但它距离地球非常遥远，这意味着它无缝地融入了离地球更近的暗淡恒星海洋中。事实上，这个类星体距离我们如此遥远，以至于它发出的光需要长达 120 亿年的时间才能到达地球上的我们。

宇宙的年龄约为137亿年。所以这个类星体只存在于大爆炸后17亿年，即宇宙之初。

大爆炸后宇宙的膨胀使我们能够测量到该类星体的距离，从而测量其年龄。一个众所周知的简单公式称为哈勃定律，它指出，知道物体远离我们的速度可以让我们计算出它距离我们有多远。

当物质螺旋进入该类星体黑洞时发生的碰撞使其温度升至 10,000°C 的灼热温度。在这些条件下，系统中的原子发出特征光谱。

这些离散的光频率形成了一种条形码，天文学家可以用它来识别夜空中物体的元素组成。当发射光的物体远离我们时，观察到的光的频率会发生变化，就像救护车警报器的声音频率根据它是驶向还是远离您而变化一样。

天体中出现的这种变化被称为红移。这与哈勃定律一起，使得 J0529-4351 的年龄和距离(这两个属性都与宇宙学相关)得以确认。

这个来自早期宇宙的明亮灯塔提出了一个令天文学家困惑的重要问题：这个黑洞如何在相对较短的时间内，如此迅速地成长为如此巨大的物体?根据早期宇宙被广泛接受的模型，它应该需要更长的时间才能增长到这个大小。

更重要的是，通过调整用于扫描望远镜数据来寻找这些不寻常物体的人工智能(AI)模型，在未来几年仍然可以发现更多物体。如果它们类似于 J0529-4351，物理学家将需要认真重新思考他们的早期宇宙和星系形成模型。

有史以来观测到的增长最快的黑洞将成为名为“重力+”的系统的完美目标，该系统即将对超大型望远镜上的一种称为干涉仪的仪器进行升级。该干涉仪巧妙地结合了实际上构成 VLT 的四个独立望远镜的数据。

Gravity+ 旨在直接精确测量黑洞的旋转速度和质量，尤其是那些远离地球的黑洞。

此外，欧洲南方天文台的超大望远镜，直径39米的反射望远镜，目前正在智利阿塔卡马沙漠建造。这是为了探测遥远类星体的光学和近红外波长特征而设计的，并且将使将来更有可能识别和表征此类难以捉摸的物体。

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