以中国天文学家为主的国际团队发现宇宙早期超级黑洞的科研成果2月26日在国际知名学术期刊《自然》发布后，迅速被国内外媒体包括本报作为重大新闻进行了报道。3月3日，该团队在北京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宇宙中发光最亮、中心黑洞质量最大的类星体，以及这一发现的意义。
万千星斗，“红移6.3”是怎么找到的？
《自然》杂志发表这一成果时的标题为《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北京大学教授吴学兵介绍，天体距离越远，光的红移越大，红移0.1指天体距离地球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宇宙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。”
为了精确发现成果，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。
“6岁大胖子”，对天文研究提出挑战
与类星体发现相伴的是黑洞研究。类星体是1963年被发现的银河系外能量巨大的遥远天体，其中心是猛烈吞噬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”的方式释放出巨大能量，使类星体成为宇宙中最耀眼的天体。
“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，宇宙年龄是137亿年，这意味着这个超级黑洞是在宇宙年龄小于9亿年时形成的。我们感到无比兴奋和骄傲，因为我们发现了宇宙早期的、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”，“如果宇宙是寿命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宇宙年龄小于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，将挑战宇宙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，也就是宇宙年龄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”也为宇宙研究带来帮助，“它的亮度像是一个灯塔照亮了第一代星系形成时的极早期宇宙，它的光谱中吸收谱线是沿途宇宙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。
（本报北京3月3日电 本报记者 王庆环 张蕾）
