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巨型黑洞释放能量曾使早期宇宙升温(图)

菜叶2019-06-23 12:08人已围观

简介图注:这是一张图表,显示星系间介质在大爆炸后10-30亿年间的温度变化情况,背景叠加的是同期宇宙的膨胀情形。阴影部分表示根据此次科研小组的数据得出的可能温变范围,可以明

巨型黑洞释放能量曾使早期宇宙升温(图)

图注:这是一张图表,显示星系间介质在大爆炸后10-30亿年间的温度变化情况,背景叠加的是同期宇宙的膨胀情形。阴影部分表示根据此次科研小组的数据得出的可能温变范围,可以明显看出升温过程发生于宇宙急剧膨胀的阶段。

北京时间11月6日消息,据国外媒体报道,一项新的研究显示在大爆炸之后大约15亿年,由于巨型黑洞释放出的大量能量,年轻的宇宙经历过一次大幅度的升温过程。这一发现让人意外,因为一般认为宇宙在形成之后会随着时间冷却。但此次研究人员报告说,他们发现大约在120亿~100亿年前,星系中心的大质量黑洞辐射出大量的紫外光,这些辐射加热了弥漫于宇宙空间的气体物质。

“在大爆炸之后的10亿年,我们测得的温度值是8000摄氏度,这是很凉快的温度,”来自英国剑桥大学的乔治·贝克(George Becker)说,他是此项研究的第一作者。“但是到了大爆炸之后约35亿年,温度却攀升到了12000摄氏度。”

贝克和他的同事们测量了遍布宇宙的古老气体云的温度。研究人员们指出,在宇宙形成早期,这些气体云的密度要远高于现在,因为在那时很多物质尚未结合形成恒星和星系。

科学家们测量这些气体云温度的方法是使用位于美国夏威夷莫纳克亚山顶的10米口径凯克望远镜对来自遥远类星体的光进行分析,这是世界上口径最大的光学望远镜之一。类星体被认为是隐匿于星系中央的黑洞,不断吞噬周遭物质,并在此过程中发出强烈的紫外光和其他辐射。

由于这些遥远天体发出的光需要很长时间才能抵达地球,因此我们所看到的是它们很久之前的景象。因此也可以说,天文学家们可以看到过去。

“散布于我们和这些类星体中间的气体物质在这些光线中留下了它们独特的印记,”贝克说。“通过对这些气体物质如何阻挡我们对遥远发光体的观测,我们可以得到有关这些气体的很多信息,比如它们的具体位置,它们的化学成分,以及它们的温度。”

这些类星体发出的光线在抵达地球之前已经在茫茫太空运行了超过100亿光年,也因此途径了无数古老的宇宙气体。通过分析,研究人员找到了确凿证据证明在宇宙年龄为15亿到35亿年之间时,曾经经历稳定的升温过程。

科学家们认为这是一个大大的意外。因为随着宇宙膨胀。这些气体物质应当会逐渐冷却。因此当时宇宙中一定发生了什么大事,加热了这些气体。

“最可能的作俑者就是这些类星体本身,”论文合著者马丁·希奈尔特(Martin Haehnelt)说。他同样供职于剑桥大学。“在宇宙的这一时期,类星体的数量逐渐增加,它们发出大量炙热的紫外辐射,从而导致气体受热。”

研究同时指出,星际气体云的主要物质,自然界质量最小的元素之一:氦,在这一加热机制中扮演了重要角色。

紫外线照射氦原子核,会使其释放出电子,这些电子会转而轰击其他原子并在此过程中使气体升温。而一旦新鲜的氦原子核逐渐耗尽,宇宙又重新开始冷却。天文学们目前的观点是氦原子核的耗尽发生在大爆炸后大约35亿年。此项研究报告将发表在近期出版的《皇家天文学会月报》。(晨风)

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