發現百個比太陽質量大100萬倍黑洞! 清大教授推翻宇宙初期「再電離假說」

▲▼清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際學者,推翻宇宙初期曾發生的「再電離」是由黑洞造成的假說。(圖/清大提供)

▲清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際團隊,在超遠方宇宙發現百個超大質量黑洞。(圖/清大提供)

生活中心/綜合報導

清華大學天文所副教授後藤友嗣與日本愛媛大學、東京大學、美國普林斯頓大學等國際研究團隊合作,耗時3年觀測,在距離地球約130億光年的超遠方宇宙,發現100個質量比太陽還大一百萬倍以上的超大質量黑洞(Supermassive Black Holes),這項研究也推翻了大霹靂之後宇宙初期曾發生的「再電離」是由黑洞造成的假說。後藤友嗣興奮表示,「這是黑洞觀測史上的一大躍進」。

清大指出,由日、台、美、德、西班牙46位學者組成的國際研究團隊,上周在東京大學對外界發表這項突破性的天文發現。後藤友嗣表示,天文學界估計宇宙的年齡約為138億年,而這項研究發現在宇宙形成初期,約130億年前、即5%前期,已出現了許多超大質量黑洞,「就像嬌小的母親為何能產下巨嬰?令人感到不可思議,也留下許多待解的謎團。」

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▲▼清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際學者,推翻宇宙初期曾發生的「再電離」是由黑洞造成的假說。(圖/清大提供)

▲清華大學天文所副教授後藤友嗣以圖片示意,尋找超大質量黑洞(黑點)的有效方法,就是觀測黑洞吞噬周圍物質過程中,發出明亮光芒的「類星體」(Quasar)。(圖/清大提供)

後藤友嗣解釋,宇宙大霹靂後的30萬年處於沒有恆星、沒有星系的黑暗時代,後來發生了「再電離」,充滿宇宙的中性氫原子產生相變,讓宇宙變得透明,這是宇宙歷史上很重要的事件。

促成再電離的因素學界仍未有定論,過去認為最可能的假說即是,質量為太陽的100萬到100億倍的超大黑洞所造成。許多天文研究團隊都極力要找到這些黑洞,藉由觀測黑洞吞噬周圍物質過程中,發出明亮光芒的「類星體」(Quasar)。過去僅有極少數非常明亮的類星體被發現。

▲▼清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際學者,推翻宇宙初期曾發生的「再電離」是由黑洞造成的假說。(圖/清大提供)

▲清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際團隊,在距離地球約130億光年的超遠方宇宙發現百個超大質量黑洞。(圖/清大提供)

研究團隊採用日本國立天文台在夏威夷的SUBARU望遠鏡,及西班牙加那利、智利雙子星共3個大口徑望遠鏡,搭配最先進的超廣角相機HSC,可觀測到過去未能發現、僅發出弱光的類星體,進行300夜密集觀測,每夜觀測費用高達300萬台幣,共發現83個新的超大黑洞、並重新確認17個過去有光譜紀錄的超大黑洞。

後藤友嗣說明,經由發現黑洞分布的密度,團隊證實100個黑洞產生的輻射能量不足以導致宇宙再電離,起碼要1000個黑洞才有可能,推翻黑洞造成宇宙再電離的假說。學界未來將進一步研究宇宙初期出現的大量星系是為否為「再電離」成因。

作為專研黑洞的學者,後藤常說,研究最難的就是在數以億計的資料中,尋找代表黑洞的那一個小點,這需要長足的耐性,也與他熱愛的馬拉松運動特性相仿。自高中時加入天文社團,就對宇宙的大小及起源著迷,立下成為天文學家的志向,後藤友嗣表示,很喜歡台灣的研究環境,師生相處就像朋友,學生選擇研究方向也很自由。

▲▼清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際學者,推翻宇宙初期曾發生的「再電離」是由黑洞造成的假說。(圖/清大提供)

▲▼清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際學者,推翻宇宙初期曾發生的「再電離」是由黑洞造成的假說。(圖/清大提供)

▲清大物理系大四生呂亭誼(右)在天文所副教授後藤友嗣(左)的指導下,也參與了此次跨國的超大質量黑洞研究團隊。(圖/清大提供)

▲▼清華大學天文所副教授後藤友嗣攜手國際學者,推翻宇宙初期曾發生的「再電離」是由黑洞造成的假說。(圖/清大提供)

▲後藤友嗣認為尋找黑洞需要長足的耐性,與他熱愛的馬拉松運動特性相仿。(圖/清大提供)

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