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發信人: astreal.bbs@ptt.cc (astreal) 看板: astronomy 標 題: [新聞] 時間機器望遠鏡:揭秘早期宇宙中天體怪物(圖) 發信站: 批踢踢實業 (2011/08/20 Sat 13:11:48) http://big5.xinhuanet.com/gate/big5/news.xinhuanet.com/tech/2011-08/18/c_121875715.htm 據國外媒體報道，在21世紀這樣具有人類文明迄今最高端的宇航技術以及發展最迅猛的時 期，也是一個充滿想象力的年代，各種科幻小說中充滿了關于時間機器的描述，然而，雖 然我們目前對時間機器的構思僅僅是停留在科幻階段，但是在我們現實生活中確實有“時 間機器”的存在。作為一名天文學家是幸運的，因為天文望遠鏡就是一臺“時間機器”， 是一臺研究宇宙過去的時間機器。近日，著名的《自然》雜志刊登了一篇論文，介紹了我 們對早期宇宙的研究成果以及在宇宙誕生之初的存在的“怪物天體”。 存在于早期宇宙中的罕見巨型黑洞需要宇宙理論學家重新審視 由天文學家丹尼爾（Daniel Mortlock）領導的一個研究小組在南非的一處射電望遠 鏡開展研究工作，旨在這個夏天內探討在早期宇宙中存在的氫。其中的一個合作研究人員 在進行郵件交流時也提到了在遙遠的宇宙空間中存在的類星體以及類星體周圍的空間環境 。 研究人員提到的類星體編號為ULAS J1120+0641，使用位于美國夏威夷的雙子座北站 天文臺，其與位于智利的南站天文臺共同組建了橫跨赤道的天文觀測網。而有北站天文臺 于去年的11月份記錄了這個類星體的光譜分析數據，同時測量到其紅移值達到了7.085。 這意味著，這個遙遠的類星體存在于宇宙誕生之後的7億年內，也是就是在130億年以前， 這個時期的宇宙中發生了哪些重大的事件，我們對此還知之甚少，而對這段宇宙時期的研 究也成果顯然是具有跨時代的意義，這同時也說明了，天文望遠鏡的確是一臺“時間機器 ”，讓我們看到了過去。 在宇宙誕生的初期，極高的溫度使得電子和質子以離子態的形式存在，隨著宇宙的溫 度逐漸冷卻下來，這些電子和質子就會復合成中性氫原子，這時候的宇宙空間就是幾乎呈 中性，這與我們目前宇宙空間高度電離的事實是相反的，因而，宇宙在早期時存在一個再 電離的過程，這個過程是當宇宙中第一代恒星出現時，恒星發出光使得周圍宇宙空間產生 電離，而在類星體的周圍，這些中性氫也會被電離，這個過程被認為是星係形成和演化階 段的重要時期，同時我們對這段早期宇宙也是知之甚少。 目前，包括南非射電望遠鏡在內的多個地面觀測站正在尋找這些氫的信號。並針對不 同紅移的天體進行不同的調整。有幾個觀測到的類星體紅移值達到了6左右，這大概是對 應宇宙大爆炸之後的10億年，這段時期也就是再電離過程的結尾階段了。但是，根據宇宙 微波背景輻射的研究顯示，再電離過程持續了很長的一段時期，因而，我們將所有紅移值 在12以內的所有相關天體進行的頻率覆蓋。 然而，天文學家可進一步對類星體ULAS J1120+0641進行觀測的時候，看起來其不同 于紅移值為6的其他天體，在其周圍還存在著相對較多的中性氫，大約到達了10%的量。當 然，僅僅是一個類星體的觀測數據並不能說明再電離時期比理論中的延長了，這僅僅是個 初步的開始，更多的分析結果得出在這個時期的宇宙中，恒星等天體周圍還存在著10%以 上的中性氫，那才能得出再電離過程比想象中的要長。諸如此類的研究目前在多個天文臺 進行，試圖通過類星體的光譜分析推測出在再電離時期的宇宙中的奧秘。 針對這個研究發現，天文學家丹尼爾認為這個結果並不是非常地驚訝，在不久前也曾 有一篇關于早期宇宙類星體紅移的研究中提到，我們可能不會觀測到足夠數量的類星體來 支持在紅移值達到6的那段宇宙時期還存在著大量的未被電離的中性氫，而如果紅移值是 為5呢，紅移值5的宇宙時期若觀測到比這個情況還多的中性氫原子，那又如何解釋宇宙的 再電離過程所對應的宇宙時期呢，而這個情況也許會更低，再電離的的過程或許會更長。 而對這顆類星體ULAS J1120+0641中更加引人注目的是其中所蘊藏的黑洞的能量大小 。根據天文學家的觀測估計，其質量大約是我們太陽質量的20億倍。這個級別的黑洞在我 們今天的宇宙應該說並不是什麼稀奇古怪的東西，超大質量黑洞經過百億多年的宇宙演化 ，對現今而言並不罕見。然而，這個級別的黑洞在宇宙誕生後的7.7億年就出現，這個規 模在當時的宇宙中還算是一個“怪物級”的天體，而達到這一級別的需要來自更大質量的 恒星死亡事件。 但是，也有其他的天文學家認為，這個在早期宇宙中存在的“怪物級”黑洞是由許多 小黑洞合並而成的。但是，無論是哪種方式形成的，可以肯定的是，在這個時期的宇宙空 間中確實存在著這樣一個大黑洞，這對那些宇宙理論學家來說是個不眠之夜。 （ Everett/編譯） -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 59.121.196.96 |
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