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清大教授攜手國際團隊 發現宇宙間多個超大黑洞

2019-03-19 11:16聯合報 記者張雅婷╱即時報導

清華大學天文所副教授後藤友嗣與日本愛媛大學、東京大學、美國普林斯頓大學等國際研究團隊合作,穿越廣袤銀河,在距離地球約130億光年的超遠方宇宙,發現100個質量比太陽還大一百萬倍以上的超大質量黑洞(Supermassive Black Holes),這項研究也推翻大霹靂之後宇宙初期曾發生的「再電離」是由黑洞造成的假說。

由日、台、美、德、西班牙46位學者組成的國際研究團隊上周在東京大學對外界發表這項突破性的天文發現。天文學界估計宇宙的年齡約為138億年,後藤友嗣表示,這項耗時3年的觀測也發現,在宇宙形成的非常初期,也就是約130億年前、即5%的前期,已出現了許多超大質量黑洞,「就像嬌小的母親為何能產下巨嬰?令人感到不可思議,也留下許多待解的謎團」。

後藤友嗣解釋,宇宙大霹靂後的30萬年處於沒有恆星、沒有星系的黑暗時代,後來發生了「再電離」,充滿宇宙的中性氫原子產生相變,讓宇宙變得透明,這是宇宙歷史上很重要的事件,但是什麼促成再電離?學界仍未有定論。過去認為最可能的假說即是超大黑洞所造成。

因此,全球許多天文研究團隊都極力要找到這些質量為太陽的100萬到100億倍的超大質量黑洞。而尋找超大黑洞的有效方法,就是觀測黑洞吞噬周圍物質過程中,發出明亮光芒的「類星體」(Quasar),而過去僅有極少數非常明亮的類星體被發現。

後藤友嗣所屬的研究團隊採用日本國立天文台在夏威夷的SUBARU望遠鏡,及西班牙加那利、智利雙子星共3個大口徑望遠鏡,搭配最先進的超廣角相機HSC,大幅提昇觀測靈敏度,觀測到過去未能發現、僅發出弱光的類星體。團隊累計進行共3百夜的密集觀測,每夜觀測費用高達3百萬台幣,共發現83個新的超大黑洞、並重新確認17個過去有光譜紀錄的超大黑洞。

「這是黑洞觀測史上的一大躍進」,後藤友嗣表示,經由發現黑洞分布的密度,團隊也證實,1百個黑洞產生的輻射能量不足以導致宇宙再電離,起碼要1千個黑洞才有此可能,推翻了黑洞造成宇宙再電離的假說;學界未來將進一步研究宇宙初期出現的大量星系是為否為「再電離」成因。

清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際團隊,在距離地球約130億光年的超遠方宇宙發...
清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際團隊,在距離地球約130億光年的超遠方宇宙發現百個超大質量黑洞。圖/清大提供
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清華大學天文所副教授後藤友嗣以圖片示意,尋找超大質量黑洞(黑點)的有效方法,就是...
清華大學天文所副教授後藤友嗣以圖片示意,尋找超大質量黑洞(黑點)的有效方法,就是觀測黑洞吞噬周圍物質過程中,發出明亮光芒的「類星體」(Quasar)。圖/清大提供
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清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際團隊,在超遠方宇宙發現百個超大質量黑洞。圖/...
清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際團隊,在超遠方宇宙發現百個超大質量黑洞。圖/清大提供
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黑洞東京大學星系

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