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—— 第二部分 国家自然科学基金项目成果巡礼 ——

  北京大学吴学兵教授领导的以中国天文学家为主的国际团队,利用国内望远镜首先发现了一颗距离地球128亿光年、发光强度是太阳的430万亿倍、中心黑洞质量约为120亿太阳质量的超亮天体,它是目前已知的宇宙早期发光最亮、中心黑洞质量最大的天体, 并得到国外望远镜观测的证实。这一研究成果发表在2015年2月26日出版的国际顶级学术期刊Nature上。Nature把此论文作为本期4篇封面推荐文章之一,还为此作了题为“井喷式快速成长的年轻黑洞”(Young black hole had monstrous growth spurt)的新闻发布,并邀请德国科学家在同期杂志的新闻与观察(News & Views)栏目发表题为“年轻宇宙里的巨兽”(A giant in the young Universe)专文介绍了这一发现。国内外数百家新闻媒体,包括美国有线电视新闻网、时代周刊、华盛顿邮报、洛杉矶时报、国家地理、发现频道、科学美国人,英国路透社、卫报,德国明镜周刊、图片报,以及中央电视台、新华社、人民日报、光明日报、中国日报、中国科学报等,都把该发现作为重要新闻进行了报道。

  类星体是在光学波段看起来形状与银河系里的恒星类似、但实际上却非常遥远而明亮的一类特殊天体,其巨大能量来自于中心大质量黑洞吸积周围物质释放出的引力能。近年来,吴学兵教授领导的研究团队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,并利用多个望远镜的光谱观测发现了许多高红移类星体,其中最高红移的是一颗名为SDSS J0100+2802的类星体。它的第一个光学波段光谱是在2013年12月29日利用中国科学院云南天文台的2.4米丽江望远镜拍摄的,吴学兵等初步判定它是一颗红移高于6.2的类星体。

  随后一年里,他们联合美国、智利等国的天文学家利用国外的多镜面望远镜(MMT)、大双筒望远镜(LBT)、双子座望远镜(Gemini)和麦哲伦(Magellan)望远镜所做的后续观测进一步确认它是红移为6.3的类星体。利用观测到的光谱数据,他们估计出该类星体的发光强度超过太阳光度的430万亿倍,比目前已知的距离最远(离地球130亿光年)的类星体还亮7倍,其中心黑洞的质量达到了120亿个太阳质量,使得它成为目前已知的高红移类星体中光度最高、黑洞质量最大的类星体。这一宇宙早期最亮天体的发现为研究宇宙早期的结构提供了难得的机遇,同时其中心高达120亿个太阳质量黑洞的存在对现有的宇宙早期黑洞的形成与增长理论以及星系的演化理论提出了挑战。

  该研究得到国家自然科学基金重点项目和面上项目、中国科学院先导B专项以及973计划的支持。

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