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翻译：刘海牧
校对：韩佳安 王茸
审阅：涂天宇
美编：毫秒
后台：库特莉亚夫卡 李子琦 胡永葳
文章来源：https://phys.org/news/2022-07-scientists-quasars-universe.html
图片来源：朴次茅斯大学
宇宙中第一批类星体如何形成这一谜团曾困扰科学家们近20年，一组天体物理学家近日解决了这个问题，他们的发现被发表在《自然》杂志上。
由超大质量黑洞驱动的200多个类星体出现在宇宙大爆炸发生不到十亿年后，它们是天体物理学中悬而未决的问题之一，因为人们从未完全了解它们是如何在这么早的时期就形成了。
由朴茨茅斯大学的Daniel Whalen博士领导的专家团队发现，第一批类星体是在早期宇宙中罕见气体储层剧烈而混乱的条件下自然形成的。
来自该大学宇宙学和引力研究所的Whalen博士表示，这一发现特别令人兴奋，因为它推翻了20年来关于宇宙中第一个超大质量黑洞起源的思考。
现在，我们在很多大质量星系的中心发现超大质量黑洞，他们的质量是太阳的数百万到数十亿倍。但早在2003年，我们就开始发现类星体这种高度发光、积极吸积的超大质量黑洞，它们在宇宙大爆炸后不到十亿年就存在了，就像早期宇宙中的灯塔。没有人理解它们是如何在这么早的时候就形成的。
几年前，超级计算机模拟表明，早期的类星体可能在罕见的寒冷又强大的气流交界处形成。在十亿光年宽的空间中总共只有十几个类星体，但这些黑洞在形成时便有10万个太阳质量。而当今的黑洞是在大质量恒星耗尽燃料并坍缩时形成的，它们通常只有10-100个太阳质量。
天体物理学家长期以来一直认为，在早期宇宙中能形成10，000-100，000颗太阳质量的恒星，但这些恒星都形成于奇异的环境，如强烈的紫外线背景或气体和暗物质之间的超音速气流下，而这与形成第一批类星体的湍流云没有相似之处。
Whalen博士说，我们认为这些恒星有点像地球上的恐龙，它们巨大而原始，寿命很短，只存在了25万年就坍缩成黑洞。
我们的超级计算机模型追溯到非常早的时代，并发现了这些能够在几亿年内形成十亿太阳质量黑洞的冷稠密气流；它们创造了自己的超大质量恒星，而不需要任何异常环境。冷气流在气体云中引发湍流，阻止正常恒星的形成，气体云不断变大，直到在自身重量的作用下发生灾难性的坍塌，形成两颗巨大的原始恒星，一颗质量为30000太阳质量，另一颗质量为40000太阳质量。
因此，在宇宙的黎明之后，宇宙中第一批恒星形成时，唯一可以形成类星体的原始云也创造了自己的大质量天体。这个简单而美丽的结果不仅解释了第一批类星体的起源，而且还解释了它们早期的数量。
第一个超大质量黑洞是冷暗物质宇宙结构形成的自然结果，是宇宙的孩子。
责任编辑：杨伯顺
牧夫新媒体编辑部
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类星体和它周围的气体云
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