新浪科技訊 香港時間6月16日消息，據美國宇航局網站報導，通過對同一天區在紅外和X波段背景信號的對比，一個國際天文學家小組發現早期宇宙中可能曾存在大量黑洞。
研究人員利用美國宇航局的錢德拉X射線望遠鏡以及斯皮策空間紅外望遠鏡分別從X波段和紅外波段進行了觀測，得到的結論顯示早期宇宙中每5個紅外信號源中就有一個是黑洞。
亞歷山大‧卡什林斯基(Alexander
Kashlinsky)是美國宇航局戈達德空間飛行中心的一名天體物理學家，他表示：“我們研究結果顯示黑洞至少貢獻了宇宙紅外背景的20%，這顯示在早期宇宙中黑洞曾經非常活躍地吞噬氣體物質。”
宇宙紅外背景(CIB)是來自早期宇宙的殘餘光線，當時宇宙中最早的結構正在成形。天文學家們認為其源自宇宙中第一批大質量恆星以及黑洞組成的集群結構，隨著它們不斷聚集氣體物質，在此過程中產生大量能量。
即便是最強大的望遠鏡也無法分辨最遙遠的單個恆星和黑洞。然而它們的整體效應，穿越數十億光年的空間，讓天文學家們得以區分在極早期宇宙中恆星和黑洞在這一機制中分別所占到的比例。當時正值宇宙中小規模星系團逐漸形成的時期，這些小星系團逐漸相互合併，形成與銀河系相類似的龐然大物。
研究組成員，美國夏威夷大學天文學院主管葛蘭瑟‧哈森格(Guenther Hasinger)表示：“我們希望能更詳盡地瞭解這一時期輻射源的性質，因此我提議使用錢德拉的X射線數據去校驗紅外背景輻射的輻射源。”哈森格於上週二在印第安納波里斯城召開的美國天文學會第222次會議上介紹了有關情況，另外相關論文也已經刊載於5月20日出版的《天體物理學報》上。
這項研究工作始於2005年，當時卡什林斯基和他的同事們正研究斯皮策空間紅外望遠鏡的數據。在此過程中他們發現了殘餘輝光的痕跡。在2007年和2012年由同一個研究小組進行的後續工作中，這種輝光信號變得更加明顯了。在2012年的研究中，研究人員對一個被稱作“延伸生長帶”(Extended Groth Strip)的區域進行了研究，這一區域靠近北天的牧夫座，是一片被密集觀測的天區。一般情況下，當天文學家們從信號中減去所有已知的恆星和星系之後，賸餘的信號便是一種微弱的輝光。沒有証據顯示這種輝光的來源是極其遙遠的，但是仍然有一些線索讓天文學家們感覺到它就是CIB的信號。
在2007年，錢德拉X射線空間望遠鏡特別對這一天區進行了多波段超長時間曝光成像。這一天區的面積稍稍大於一個滿月，此次錢德拉X射線空間望遠鏡的深度成像區域與斯皮策望遠鏡的紅外成像區域重合。利用這一成果，意大利博洛尼亞的國家天體物理研究院天文學家尼可‧卡佩魯迪(Nico Cappelluti)製作了一張X射線天區圖，其中在三個波段剔除了所有已知的輻射源。這樣做的結果是，和斯皮策的紅外波段情況相似，最後得到了一張含有微弱X射線輝光的背景圖像，即所謂“X射線背景”(CXB)。卡佩魯迪同時也在美國馬里蘭大學擔任職位。
對比這兩份圖像，讓天文學家得以瞭解這兩個波段的這種輝光背景是否是各自相互獨立的現象還是存在某種關聯。對比的結果顯示在最低能級X波段上，其背景信號與紅外波段的背景信號相吻合。卡佩魯迪表示：“這項工作的完成耗費了我們5年的時間，而結果卻出乎我們的預料。”
這就像是站在北京觀測遠在新疆的煙火表演。要想分辨出單獨的煙火信號太困難，但是如果將所有無關的光信號全部剔除之後，就有希望暴露這些煙火產生的微弱信號。而配合對散發著硫磺味的煙霧的探測則可以進一步加強信號的可信度，讓我們確信這些光信號的確來自煙火。
回到紅外和X射線背景的問題上，在X波段和紅外波段分別有一部分信號是源自同一天區的。研究組認為黑洞是唯一可以解釋同時在這兩個能量波段產生如此強烈信號的源。一般的年輕星系，甚至那些正經歷劇烈恆星新生過程的星系都無法出現這種情況。
借助這次透過光回聲機理得到的額外信息，天文學家們正給出有關極早期宇宙結構成型時期輻射源的首次統計分析結果。來自戈達德空間飛行中心的天體物理高級研究員哈維‧莫斯利(Harvey Moseley)表示：“這是一項非常令人興奮也非常出人意料的結果，它將有可能讓我們一睹宇宙極早期星系形成時期的情景。我們必須繼續推進這項研究工作。”
美國宇航局馬歇爾空間飛行中心負責錢德拉X射線空間望遠鏡的管理工作，設在馬薩諸塞州劍橋的史密松天體物理研究中心則負責該設備的日常科學運作和數據分發。
美國宇航局加州噴氣推進實驗室(JPL)負責斯皮策空間紅外望遠鏡的管理工作。加州理工學院斯皮策科學中心則負責該設備的科學運作；加州理工學院紅外處理與分析中心負責斯皮策望遠鏡科學數據的管理和分發工作。(晨風)
.研究顯示早期宇宙中曾存在大量黑洞
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