首次4个类星体齐聚画面 活跃黑洞彼此接近
北京时间5月26日消息，据国外媒体报道，借助位于夏威夷的凯克天文台，马克斯·普朗克天文研究所的天文学家于近日第一次发现了4个类星体齐聚的场景，这4个活跃的黑洞彼此距离非常接近。该研究团队由天文学家约瑟·汉纳威(Joseph Hennawi)领导。据介绍，这4个类星体位于遥远宇宙空间的一个超大质量结构中，环绕其周围的是一个巨大的由冷却密集气体组成的星云。由于这种现象出现的概率只有千万分之一，宇宙学家或许需要重新考虑类星体演化的模型，以及超大质量结构如何形成的问题。有关的研究结果发表在2015年5月15日的《科学》(Science)杂志上。
类 星体是星系演化中的一小段插曲，其能量来自星系中心超大质量黑洞吞噬物质的过程。在这一阶段，类星体是宇宙中最为明亮的天体，能发出比宿主星系明亮数百倍 的光，这些星系本身就拥有数以千亿记的恒星。不过，在星系的整个寿命中，如此明亮的类星体只是短短一瞬，因而天文学家需要非常幸运才能捕捉到它们的踪影。 也正是如此，类星体在宇宙中极其罕见，而且通常彼此之间相距数十亿光年。研究者估计，发现4个类星体齐聚的概率约为千万分之一。那么，天文学家为什么就能如此幸运呢?
我们可以从这4个类星体所处环境的特殊性质来寻找线索。在4个类星体周围，是一团巨大的由冷却密集氢气组成的星云，由于受到类星体的照射，这些气体也会发出光线。除此之外，这4个类星体及其周围的星云都位于宇宙中一处罕见的角落，里面具有非常大量的物质。凯克天文台首席研究员、加州大学圣克鲁斯分校的J. Xavier Prochaska教授说：“在这样的距离，那一区域存在的星系数量比我们预计的多了数百倍。”
由于具有如此数目巨大的星系，这样的系统也被称为星系团。不过，由于从这一星系团发出的光线经过了100亿年才到达地球，因此天文学家获得的图片显示的是100亿年前的景象，即宇宙大爆炸之后不到40亿年的时间。从这一角度，可以说天文学家观测到了今天的星系团在起源时的场景，这种星系团可以称为古-星系团(proto-cluster)。
将所有不同寻常的因素拼合起来，研究者试图了解发现这一罕见现象的原因。汉纳威说：“如果你发现了一些根据现有科学知识非常不可能出现的东西，你会得出这样的结论：或者你只是非常非常幸运，或者你还需要修正你的理论。”
研究人员推测，在特殊的环境中，一些物理过程可能会导致类星体活动更容易出现。一个可能的原因是，在星系碰撞或融合的时候，大量气体会随着剧烈的碰撞进入星系中心的黑洞，从而触发类星体的活动。类似这样的碰撞在星系数量极大的星系团中更可能发生。
参与该研究的博士研究生、马克斯·普朗克天文研究所的Fabrizio Arrigoni-Battaia说：“大规模的星云发射是谜题的重要组成部分，因为这意味着极大数量冷却密集气体的存在。”
只有在存在气体可供吞噬的情况下，超大质量黑洞才能以类星体的形式发光;而当处于一个气体丰富的环境中时，类星体就能获得充足的能量来源。
另一方面，基于目前对宇宙中超大质量结构形成的理论，古-星 系团中巨大星云的出现完全出乎天文学家的预料。“我们目前的宇宙结构形成模型基于超级计算机模拟的结果，预测了早期宇宙中大质量结构应该充满稀薄的气体， 温度大约为一千万度，而此次发现的这一巨大星云的密度增加了数千倍，温度也降低了数千倍，”曾经在凯克天文台主持过成像观测研究、目前任职于苏黎世联邦理 工学院的Sebastiano Cantalupo说，“这真是一次非常神奇的发现，就如同发现Slug星云的那个晚上，当时我们正在寻找受到类星体照射的巨大的莱曼-阿尔法星云。那也是我在凯克天文台的第一个夜晚，毫无疑问也是我经历过的最激动人心的夜晚。”
汉纳威说：“极其罕见的事件具有颠覆长期盛行理论的力量。”4个类星体齐聚的首次发现，或许将迫使宇宙学家重新考虑有关类星体演化，以及宇宙超大质量结构形成的模型。
凯克天文台拥有世界上成果最丰富的望远镜。两座口径10米的光学近红外线望远镜——凯克望远镜——仅次于西班牙口径10.4米的加那利大型望远镜。凯克望远镜还安装了一系列先进的仪器，包括成像器、多物体摄谱仪、高解析度摄谱仪、积分视场光谱仪和世界领先的激光引导恒星自适应光学系统。
