130亿光年外，中国科学家发现一超级黑洞，质量达太阳16亿倍

在130亿光年外，一个超大质量黑洞的发现再一次挑战了人类的黑洞和星系形成模型，让科学家们陷入了困境。

最古老的类星体

这个黑洞的名字叫做J0313-1806，属于一个类星体。类星体是在上个世纪60年代被发现的一种非常恐怖的天体，它们的亮度非常惊人，甚至可以超过整个星系。科学家分析后认为，类星体的本质就是在疯狂吞噬物质的超大质量黑洞。类星体的红移值也非常惊人，意味着它们距离我们普遍有几十亿甚至一百亿光年之遥。

在此之前，科学家们发现的最遥远类星体叫做J1342+0928。而凭借着阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）的深入观测，科学家测算出新发现的类星体J0313-1806比它还要远了2000万光年，成为了迄今为止人类已知最遥远的类星体。

亚利桑那大学Steward天文台的天文学家王飞格领导了本次观测，他们发现这个类星体和我们的距离超过了130亿光年。在这个遥远的距离下，即使是利用世界上几台最强大的望远镜，也只能看见一个红外光点。

（图片说明：本次研究的第一作者王飞格）

和其他的类星体一样，J1342+0928也是一个疯狂吞噬的宇宙巨兽。观测结果表明，它平均每一年就要吞噬超过25个太阳质量的物质，这使得它已经拥有了超过太阳16亿倍的恐怖质量！正是在这么恐怖的吸积速度下，大量物质落入黑洞的过程中能量升高，最终发出了宇宙中最耀眼的光芒。与此同时，在它的两侧还有极其强大的相对论性喷流，大量物质以光速20%的速度喷射到宇宙空间，十分壮观。

这样的场景，我们也不是第一次描述了。真正令科学家们震惊的，是它的年龄。

黑洞形成模型的挑战

我们知道，光年的定义决定了我们观测到多少光年以外的天体就意味着我们看到的是它在多少年前的模样。换言之，我们今天观测到的J1342+0928，其实是它在宇宙大爆炸的仅仅6.7亿年后的状态。此前的纪录保持者J1342+0928在大爆炸后6.9亿年就拥有了8亿倍太阳质量，足够令人震惊，而J0313-1806在它2000万年前就获得了两倍的质量，令人匪夷所思。

数字本身只能吸引我们口中的感慨，其形成过程才是令人烧脑的问题。算一算吧，就算它在宇宙大爆炸后1亿年就形成了，那么根据现有的模型来分析，它最初要具备10000倍以上的太阳质量才能够成长到如此巨大，这是几乎不可能的，因为那个时候宇宙连恒星都没有多少。

目前来说，关于宇宙早期的超大质量黑洞形成，科学家提出过两种理论：

1. 超大质量黑洞的起点很小，它是通过不断的吸积过程成长到现在这么大的；
2. 超大质量黑洞不仅仅依靠吸积，而是通过致密星团的直接坍缩而形成。

不过，这两个理论即使勉强能解释J1342+0928，但面对J0313-1806时就显得束手无策了。那么，科学家就真的没有办法了吗？

不，科学家们的手里，还有第三个模型。

亚利桑那大学的天文学家樊晓晖介绍道：“这意味着，不论你信不信，这个黑洞的起点势必是利用一个完全不同的机制而开始的。在这个情况下，就要考虑到超大质量原初低温氢气直接坍缩成为一个黑洞种子的理论。”

恒星的制造者

大家普遍认为黑洞就是宇宙的吞噬者，这一点并非不对，但它同时也会制造天体。宇宙中的星系几乎都有一个超大质量黑洞在核心，科学家认为，正是这些黑洞造就了宇宙的星系。

J0313-1806也不例外，据观测，它每年可以制造大约200颗恒星，使它成为了一个所谓的星爆星系。即使是对J0313-1806这么巨大的黑洞来说，也不可能永远支持恒星如此高速的形成，这也是决定了一个星系能够成长到多大的重要因素。

另外，J0313-1806在疯狂吞噬的同时，它的吸积盘还会向外喷射出极高温的等离子体。这样的类星体风会将星系内的气体推到远处，从而降低恒星的形成速率，以至于最终熄灭。

樊晓晖说：“我们认为，那些超大质量黑洞正是终止那些巨大星系的恒星形成的原因。我们此前在红移值比较低的情况下已经观测过这样的情况，不过直到现在，我们仍不知道这样的熄灭过程在多早的宇宙历史中就开始上演了。而这个类星体是现在最早的证据，证明熄灭的过程在很早就已经开始出现了。”

王飞格也表示：“这是超大质量黑洞通过怎样的方式来影响其宿主星系的最早证据，通过对较近的星系的观测，我们知道这个现象一定会发生，但此前从未在如此早期的宇宙中观测到。”

最终，超大质量黑洞周围的物质不是被吞噬就是被吹散，成为了一片宇宙荒漠。至此，耀眼夺目的黑洞将会停止疯狂的吞噬，归于沉寂。也就是说，虽然在130多亿年前J0313-1806就已经达到16亿倍太阳质量了，但它不可能一直保持这样疯狂的成长速度，如今可能已经一片漆黑了。

不管怎么说，像J0313-1806这样的类星体在突破人类认知、挑战现有模型的同时，也是我们发现新理论的重要参考。随着人类观测设备的不断升级，我们也将可以观测到更多的类星体，甚至很可能在未来打破J0313-1806的纪录，那绝对是好消息。

在最后，王飞格指出：“未来的观测能够帮助我们破解更多类星体的细节，借此展现其流出结构以及类星体风能够延伸到星系多远的位置，这将会给我们判断其所处的演化阶段提供更好的参考。”