天文學家發現有史以來最遙遠星系或包含超大質量黑洞

2022-04-08 15:26:13來源：科技日報

據《天體物理學雜志》7日發表的一項研究，包括美國哈佛-史密森尼天體物理中心研究人員在內的一個國際天文學家團隊發現了有史以來最遙遠的星系。這個名為HD1的候選星系距離我們約135億光年。

研究團隊提出了兩個想法：HD1可能正在以驚人的速度形成恒星，甚至可能是宇宙第一顆恒星Population III恒星的家園，或者，HD1可能包含一個超大質量黑洞，其質量約為太陽質量的1億倍。

論文合著者、天體物理學中心天文學家法比奧·帕庫奇說：“回答有關如此遙遠星系性質的問題可能具有挑戰性。這就像一艘船在遙遠的岸邊，在大風和濃霧中，從它所懸掛的旗幟中猜測它的國籍。人們可能會看到旗幟的一些顏色和形狀，但不是全部。歸根結底，這是一場分析和排除不合理場景的漫長游戲。”

HD1在紫外光下非常亮。起初研究人員假設其是一個標準的星暴星系，也就是一個正在高速創造恒星的星系。但在計算了HD1產生了多少顆恒星之后，他們發現HD1每年會形成100多顆恒星。這一速度簡直令人難以置信，至少比他們的預期高出10倍。

團隊開始懷疑HD1可能不會形成通常的恒星。“宇宙中形成的第一批恒星比現代恒星更大、更明亮、更熱。”帕庫奇說，“如果HD1中產生的恒星是這些第一或第三族恒星，那么它的性質更容易解釋。事實上，第三族恒星能產生比普通恒星更多的紫外線，這可闡明HD1的極紫外光度。”

然而，超大質量黑洞也可以解釋HD1的極端亮度。當它吞噬大量氣體時，黑洞周圍的區域可能會發射出高能光子。

如果是這樣的話，這將是迄今為止人類已知的最早的超大質量黑洞，與目前的紀錄保持者相比，觀測到的時間更接近宇宙大爆炸。

“HD1將代表早期宇宙產房中的一個巨大嬰兒。” 天體物理中心的天文學家艾維·勒布說，“它的紅移是有記錄以來最高的類星體紅移的幾乎兩倍，這是一項了不起的壯舉。”

“從超過70萬個天體中找到HD1是一項非常艱巨的工作。”團隊研究人員表示，“HD1的紅色與135億光年外星系的預期特征非常吻合。”

研究團隊使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)進行了后續觀測以確認距離，該距離比目前最遠星系的記錄保持者GN-z11還要遠1億光年。

他們還將使用詹姆斯·韋布空間望遠鏡再次觀察HD1，以驗證它與地球的距離。如果目前的計算證明是正確的，HD1將是有記錄以來最遙遠、最古老的星系。

這些觀察將使研究團隊能夠更深入地挖掘HD1的“身份”。“在大爆炸后數億年形成，HD1中的黑洞一定是從一顆巨大的種子中以前所未有的速度生長出來的。”勒布說，大自然似乎比我們更有想象力。(張夢然)

責任編輯：hnmd003

天文學家發現有史以來最遙遠星系 或包含超大質量黑洞