超级黑洞是怎么发现的？

　　以中国天文学家为主的国际团队发现早期超级黑洞的科研2月26日在国际知名学术期刊《自然》发布后，迅速被国内外包括本报作为重大新闻进行了报道。《自然》发表这一时的标题为《一个红移6.3的有120亿太阳质量黑洞的超亮类星体》。

　　以中国天文学家为主的国际团队发现早期超级黑洞的科研2月26日在国际知名学术期刊《自然》发布后，迅速被国内外包括本报作为重大新闻进行了报道。3月3日，该团队在大学举行新闻发布会，介绍了他们是如何发现这一人类目前观测到的遥远中发光最亮、中心黑洞质量最大的类星体，以及这一发现的意义。

　　《自然》发表这一时的标题为《一个红移6.3的有120亿太阳质量黑洞的超亮类星体》。据该团队领导人，也是论文第一作者和通讯作者的大学教授吴学兵介绍，距离越远，光的红移越大，红移0.1指距离地球13亿光年。目前，在天文学家已发现的20多万颗类星体中，红移大于6的类星体只有40个左右，而之所以发现较少，是因为它们距离地球太过遥远，即便自身能量巨大，也因为在地球上看起来不亮而难以被发现。但是，因为高红移星体对追溯早期的结构和演化非常有意义，它们一直是天文学家在万千星斗中追逐的对象。

　　那么，吴学兵团队是怎么发现红移6.3的类星体的？其实，近年来，该团队一直在观测红移大于5的类星体，并发展了一套基于光学和红外波段天文测光数据选取红移大于5的类星体候选体的有效方法。“我们最初的研究目的是发现红移5以上的类星体，选源中一个偏红的候选体引起我们的注意，波长由短到长，很像是距离很远的类星体，于是我们决定进行拍摄，我们利用国内最大的通用型光学望远镜云南丽江2.4米望远镜，在2013年12月29日拍摄到它的第一个光学波段光谱，初步判定是一颗红移高于6.2的类星体。这是世界上唯一，也是第一颗用2.4米光学望远镜发现的红移6以上的遥远类星体。”

　　为了精确发现，他们找到美国的两位研究员江林华和樊晓晖，利用美国多镜面望远镜（MMT，6.5米）、美国大双筒望远镜（LBT，8.4米）进行拍摄，确定该类星体红移6.3，即距离地球128亿光年，并且该星体比以前所发现的最亮的红移6.42类星体亮4倍，比最远的红移7类星体（距离地球130亿光年）亮7倍，是目前发现的最亮类星体。

　　与类星体发现相伴的是黑洞研究。类星体是1963年被发现的外能量巨大的遥远，其中心是猛烈周围物质的质量在千万太阳质量以上的超大质量黑洞，黑洞本身不发光，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”的方式出巨大能量，使类星体成为中最耀眼的。

　　“估计黑洞有多大，必须用红外望远镜进行红外光谱观测，但目前国内还没有，于是我们在国际上寻求帮助，没想到一波三折。2014年1月2日，用美国大双筒望远镜红外观测，因噪音干扰大没有成功，8月6日，用美国双子座望远镜也不理想，10月2日、3日，用智利麦哲伦望远镜，因为多云和大风，无法观测，直到10月7日我们才终于观测成功。利用谱线宽度和发光强度，我们算出了这颗类星体的发光和质量。”吴学兵说。

　　这颗名为SDSSJ0100+2802类星体，发光强度为430万亿倍太阳光度、中心黑洞质量为120亿倍太阳质量。“红移6.3是128亿光年，年龄是137亿年，这意味着这个超级黑洞是在年龄小于9亿年时形成的。我们感到无比兴奋和骄傲，因为我们发现了早期的、黑洞质量最大的、也是最亮的类星体。”吴学兵说，他形象地将这一类星体比作“6岁大胖子”，“如果是寿命100岁的人，这颗类星体也就6岁，它的质量如此之大，就像很难想象一个初生的婴儿有100斤，我们也很难想象如何在年龄小于9亿年时形成这么大质量的超级黑洞。可以说，这颗类星体的发现，将挑战早期黑洞形成与演化理论。之前我们认为种子黑洞诞生于第一代恒星形成之后，也就是年龄4亿年时，那么这个‘6岁的大胖子’是怎么形成的？太小的种子黑洞是无法在5亿年时间里就长到120亿太阳质量的，但如果是一个很大的种子黑洞，究竟有多大？如果是一个超过10万太阳质量的种子黑洞，它又是如何形成的呢？”

　　无疑，“6岁大胖子”也为研究带来帮助，“它的亮度像是一个灯塔了第一代星系形成时的极早期，它的光谱中吸收谱线是沿途物质留给我们的脚印，利用它的光谱，我们已了解从红移6.2到2.3的物质分布情况。这些，显然发现它之前无法做到。”吴学兵说。