中国科学院云南天文台丽江2.4米光学望远镜发现宇宙中迄今为止光度最大的类星体

吴学兵和易卫敏等发现的类星体SDSS J0100+2802是已知遥远类星体中光度和黑洞质量都最大的类星体(图片制作人:李兆聿(中国科学院上海天文台)。背景是丽江

吴学兵和易卫敏等发现的类星体SDSS J0100+2802是已知遥远类星体中光度和黑洞质量都最大的类星体(图片制作人:李兆聿(中国科学院上海天文台)。背景是丽江2.4米望远镜圆顶及其天空,照片由中国科学院云南天文台丽江站提供。)

(神秘的地球报道)据中科院云南天文台:2月26日出版的Nature 杂志 (Nature 2015, 518, 512-515) 发表由北京大学教授吴学兵领导的、中国科学院云南天文台助理研究员易卫敏(主要负责云南天文台2.4米望远镜的观测)等参加的国际合作团队完成的一项关于早期宇宙的重要研究成果。该团队在2014年元旦前后,使用云南天文台的丽江2.4米光学望远镜观测发现了遥远宇宙中迄今为止光度(即发光本领)最大的类星体。该类星体距离地球128亿光年(红移为6.3),形成于宇宙诞生后的10亿年之内,其光度是太阳光度的430万亿倍,比其它高红移类星体的光度都大,比目前已知的距离最远的类星体(离地球130亿光年)还大7倍(见附图)。随后该团队利用国外多台6-8米级望远镜获得了该类星体更高质量的光学和红外光谱,根据红外光谱估计出该类星体中心的黑洞质量约为120亿个太阳质量,比其它高红移类星体的黑洞质量都大。因此,新发现的这个类星体是目前已知的高红移类星体中光度最高、黑洞质量最大的类星体,对宇宙早期的星系形成、星系与其中心黑洞的共同演化等研究提出了新挑战。Nature 杂志为此作了题为“年轻黑洞井喷式的快速成长”(Young black hole had monstrous growth spurt)的新闻发布,并邀请德国马普天文研究所的Bram Venemans博士在同期杂志的新闻与评述(News & Views)中专门撰写题为《年轻宇宙里的巨兽》(A giant in the young universe)的文章介绍了这一发现。著名天文学家、中国科学院院士陈建生认为这一工作“基于中国的中小天文设备发现了迄今为止遥远宇宙中的最亮天体,可喜可贺。”

类星体是一种活动星系核,是上世纪60年代天文学的四大发现之一。类星体因其大小只跟太阳系的大小相当,但光度却很高,比星系里所有恒星的光度总和大很多倍,甚至大几个量级,以及许多其它奇特性质,使得它至今一直是天文学领域的未解之谜,也是一种天然的极端物理实验室。此外,由于光度高,处于宇宙深处也能被观测到,因而类星体可以用来研究星系际介质、宇宙学等。特别是高红移类星体,它们对于研究早期宇宙中星系的形成与演化、超大质量黑洞的形成和增长、宇宙大尺度结构的形成和演化、早期宇宙的再电离以及星系际介质具有重要意义。但由于高红移类星体的观测发现比较困难,目前红移大于5的类星体只有100多个,而红移大于6的类星体只有40个左右,样本非常小,导致对上述问题的研究存在很多不确定性。寻找和研究高红移类星体是国际重大前沿研究课题。

2012年前,我国天文学家利用我国自己的望远镜虽然也发现了不少类星体,但最高红移只有3.3,远远落后于国际水平。2011年底,丽江2.4米望远镜的观测研究平台基本建成,具备了成像、测光、光谱观测等功能,2012年元旦正式对外开放。2012年起,吴学兵领导的团队利用2.4米望远镜的光谱观测寻找高红移类星体,不断刷新我国发现类星体的红移记录。到目前为止,2.4米望远镜共发现40多个高红移类星体,其中红移大于5的类星体25个,包括此次在Nature 杂志公布的一个红移为6.3的极亮类星体,在国际上产生了较大的学术影响。

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(神秘的地球报道)据中国科学院云南天文台丽江观测站:2014年元旦前后,中国科学院云南天文台的丽江2.4米光学望远镜观测发现了遥远宇宙中迄今为止光度(即发光本领)最大的类星体。该类星体距离地球128亿光年(红移为6.3),形成于宇宙诞生后的10亿年之内,其光度是太阳光度的430万亿倍。

随后天文学家们利用国外多台6-8米级望远镜对该类星体进行了更为细致的光谱观测。根据红外光谱估计出该类星体中心的黑洞质量约为120亿个太阳质量。这使得这个新发现的类星体成为目前已知的高红移类星体中光度最高、黑洞质量最大的类星体。这一成果对宇宙早期的星系形成、星系与其中心黑洞的共同演化等研究提出了新挑战。

这一研究成果由北京大学吴学兵教授领导的、云南天文台助理研究员易卫敏(主要负责2.4米望远镜的观测)等参加的一个国际合作团队完成,发表在2015年2月26日出版的《自然(Nature)》杂志上(Nature 2015, 518, 512-515)。该杂志还为此作了题为“年轻黑洞井喷式的快速成长”(Young black hole had monstrous growth spurt)的新闻发布,并邀请德国马普天文研究所的Bram Venemans博士在同期杂志的新闻与评述(News & Views)中专门撰写题为“年轻宇宙里的巨兽”(A giant in the young universe)的文章介绍这一发现。我国著名天文学家、中国科学院国家天文台陈建生院士认为这一工作:“基于中国的中小天文设备发现了迄今为止遥远宇宙中的最亮天体,可喜可贺。”

类星体是1963年被发现的一类特殊天体。它们因看起来是“类似恒星的天体”而得名,但实际上却是银河系外能量巨大的遥远天体。其中心是正在猛烈吞噬周围物质的超大质量黑洞,其质量在千万太阳质量以上。这些黑洞虽然自身不发光,但由于其强大的引力,周围物质在快速落向黑洞的过程中以类似“摩擦生热”的方式释放出巨大的能量,使类星体成为宇宙中最耀眼的天体。目前,天文学家们通过大型巡天观测已经发现了20多万颗类星体,分布于宇宙大爆炸之后7亿年至今。通过对高红移类星体的探索,人们可以研究到早期宇宙的结构和演化。然而,高红移类星体虽然自身能量巨大,但由于距离太过遥远,在地球上看起来亮度并不高,因此被发现的数目相对较少。在已发现的20多万颗类星体中,距离超过127亿光年(即红移大于6)的类星体只有40个左右。

2012年前,天文学家们利用我国自己的望远镜虽然也发现了不少类星体,但最高红移只有3.3,远远落后于国际水平。2011年底,丽江2.4米望远镜的观测研究平台基本建成,具备了成像、测光、光谱观测等功能,2012年元旦正式对外开放。2012年起,吴学兵教授领导的团队利用2.4米望远镜的光谱观测寻找高红移类星体,不断刷新我国发现类星体的红移记录。到目前为止,丽江2.4米望远镜共发现40多个高红移类星体,其中红移大于5的类星体25个,包括此次在《自然》杂志上公布的这个红移为6.3的极亮类星体。





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