導語：來自中國臺灣、日本、和美國普林斯頓大學的天文學家在遙遠的宇宙中發現了83顆類星體，它們是由超大質量黑洞提供動力，當時宇宙的年齡還不到現在的10%。
普林斯頓大學天體物理學教授邁克爾·施特勞斯(Michael Strauss)是這項研究的共同作者之一。“瞭解黑洞是如何在早期宇宙中形成的，以及它們有多普遍，對我們的宇宙學模型來說是一個挑戰。”
這一發現大大增加了那個時代已知黑洞的數量，並首次揭示了它們在宇宙歷史早期是多麼普遍。此外，它還提供了關於黑洞對宇宙最初10億年早期氣體物理狀態的影響的新見解。這項研究發表在《天體物理學雜誌》和日本天文臺出版的五篇論文中。
在星系中心發現的超大質量黑洞，其質量可能是太陽的數百萬倍甚至數十億倍。雖然它們在今天很普遍，但尚不清楚它們最初是什麼時候形成的，以及在遙遠的早期宇宙中存在著多少。當氣體聚集到一個超大質量的黑洞上時，它就會顯現出來，並以類星體的形式發光。“以前的研究只對非常罕見、最明亮的類星體敏感，因此對質量最大的黑洞也敏感。這些新發現探測了較弱類星體的數量，這些類星體由質量相當於當今宇宙中大多數黑洞的黑洞提供動力。”
研究小組使用了安裝在位於夏威夷Maunakea山頂的日本國家天文臺斯巴魯望遠鏡上的尖端儀器“超級Suprime-Cam”(HSC)獲取的數據。HSC有一個巨大的視野——直徑1.77度，是滿月的7倍——安裝在世界上最大的望遠鏡之一上。HSC的研究小組在5年的時間裡，用300個夜晚的望遠鏡觀測天空。
研究小組從敏感的星狀核物質探測數據中選擇了遙遠的候選類星體。然後，他們進行了一場密集的運動觀測，用三架望遠鏡獲得了這些候選類星體的光譜：斯巴魯望遠鏡、西班牙加那利群島La Palma島上的Gran Telescopio Canarias、智利的雙子南望遠鏡。這項研究發現了83顆以前不為人知的遙遠類星體。研究人員發現，與調查區域已知的17個類星體一起，每立方千兆光年大約有一個超大質量黑洞——換句話說，如果你把宇宙分成一個想象中的十億光年的立方塊，每個立方塊都會有一個超大質量黑洞。
這項研究中的類星體樣本距離地球約130億光年。換句話說，我們看到的是130億年前的樣子。由於大爆炸發生在138億年前，我們實際上是在回顧時間，看到這些類星體和超大質量黑洞，因為它們出現在(已知的)宇宙誕生後大約8億年。
人們普遍認為，宇宙中的氫曾經是中性的，但在宇宙大爆炸後的最初幾億年中，當第一代恆星、星系和超大質量黑洞誕生時，它被“再電離”（分裂成組成質子和電子）。這是宇宙歷史上的一個里程碑，但天文學家仍然不知道是什麼提供了導致再電離所需的驚人能量。一個令人信服的假設表明，早期宇宙中的類星體比以前探測到的要多，正是它們的綜合輻射使宇宙重新電離。
“然而，我們觀測到的類星體數量表明，情況並非如此，”1985年普林斯頓大學(Princeton university)博士、天體物理學高級研究科學家羅伯特·盧頓(Robert Lupton)解釋說。“我們看到的類星體的數量遠不足以解釋再電離現象。因此，“再電離”是由另一種能量源引起的，很可能是在年輕的宇宙中開始形成的眾多星系。
斯巴魯和HSC具有世界領先的調查能力，它們使本研究成為可能。“我們發現的類星體將是一個有趣的課題，可以用現有和未來的設施進行進一步的後續觀測，”日本愛媛大學(Ehime University)前普林斯頓博士後研究員松岡義木(Yoshiki Matsuoka)說。“我們還將通過將測量到的數量密度和光度分佈與理論模型的預測進行比較，瞭解超大質量黑洞的形成和早期演化。”基於目前所取得的成果，該團隊正期待著發現更遠的黑洞，並發現宇宙中第一個超大質量黑洞出現的時間。
HSC的合作伙伴包括來自中國臺灣、日本和普林斯頓大學的天文學家。HSC儀器和軟件是由日本國家天文臺(NAOJ)，科維宇宙的物理與數學研究所(卡夫裡IPMU)，東京大學的高能加速器研究組織(KEK)，中國臺灣中央研究院天文和天體物理學研究所(計畫)和普林斯頓大學。日本內閣府、文部科學省(MEXT)、日本科學促進會(JSPS)、日本科技廳(JST)、東麗科學基金會、NAOJ、Kavli IPMU、KEK、ASIAA和普林斯頓大學為第一個項目提供了資助。
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