天文學(xué)家使用ESO的超大型望遠(yuǎn)鏡觀察到了宇宙中最早的一些星系周圍的冷氣儲(chǔ)層。這些氣暈是這些星系中心超大質(zhì)量黑洞的理想食物，現(xiàn)在人們已經(jīng)將它們視為超過(guò)125億年前的星系。這些食物的儲(chǔ)藏也許可以解釋這些宇宙怪物在宇宙歷史上稱為宇宙黎明的一段時(shí)期內(nèi)是如何如此迅速地成長(zhǎng)。

馬克斯·普朗克天文學(xué)研究所的埃曼努里·保羅·法里納(Emanuele Paolo Farina)說(shuō)：“我們現(xiàn)在能夠首次證明原始星系在其環(huán)境中確實(shí)有足夠的食物來(lái)維持超大質(zhì)量黑洞的生長(zhǎng)和旺盛的恒星形成。”德國(guó)海德堡大學(xué)的研究員，他領(lǐng)導(dǎo)了今天發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上的研究。“這為天文學(xué)家正在建造以描繪超過(guò)120億年前宇宙結(jié)構(gòu)如何形成的難題增添了一個(gè)基本要素。”

天文學(xué)家想知道超大質(zhì)量黑洞在宇宙歷史的早期如此大的能力。“這些早期怪物的存在是我們太陽(yáng)質(zhì)量的數(shù)十億倍，這是一個(gè)很大的謎團(tuán)，”法里納說(shuō)。他還是慕尼黑市馬克斯·普朗克天體物理研究所的成員。這意味著可能由第一批恒星的坍塌形成的第一批黑洞必須增長(zhǎng)得很快。但是，直到現(xiàn)在，天文學(xué)家還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)足夠數(shù)量的“黑洞食物”(氣體和灰塵)來(lái)解釋這種快速增長(zhǎng)。

更復(fù)雜的是，先前對(duì)ALMA(阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列)的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，這些早期星系中存在大量塵埃和氣體，助長(zhǎng)了恒星的快速形成。這些ALMA的觀察結(jié)果表明，剩下的幾乎沒(méi)有東西可以喂入黑洞了。

為了解決這個(gè)謎團(tuán)，F(xiàn)arina和他的同事們?cè)谥抢⑺R沙漠中ESO超大型望遠(yuǎn)鏡上使用MUSE儀器研究類星體-類星體是由位于大質(zhì)量星系中心的超大質(zhì)量黑洞驅(qū)動(dòng)的極其明亮的物體。該研究調(diào)查了31個(gè)類星體，這些類星體距今已有125億年前，而當(dāng)時(shí)宇宙還只有8.7億歲的嬰兒。這是自從被調(diào)查的宇宙歷史以來(lái)最早的類星體的最大樣本之一。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，有12個(gè)類星體被巨大的儲(chǔ)氣庫(kù)所包圍：冷的濃氫氣暈從中央的黑洞延伸10萬(wàn)光年，質(zhì)量是太陽(yáng)的數(shù)十億倍。來(lái)自德國(guó)，美國(guó)，意大利和智利的研究小組還發(fā)現(xiàn)，這些氣暈與星系緊密相連，為維持超大質(zhì)量黑洞的生長(zhǎng)和旺盛的恒星形成提供了理想的食物來(lái)源。

多虧了ESO的VLT上的MUSE(多單位光譜瀏覽器)的超高靈敏度，這項(xiàng)研究才得以實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)arina認(rèn)為這是類星體研究的“游戲規(guī)則改變者”。他補(bǔ)充說(shuō)：“在每個(gè)目標(biāo)幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)，我們就能深入到年輕宇宙中存在的最大質(zhì)量和最劇烈黑洞的周圍。”類星體雖然明亮，但它們周圍的氣藏卻很難觀察到。但是，MUSE可以探測(cè)到暈圈中氫氣的微弱輝光，從而使天文學(xué)家最終揭示出為早期宇宙中超大質(zhì)量黑洞提供動(dòng)力的食物藏匿處。

將來(lái)，ESO的超大型望遠(yuǎn)鏡將幫助科學(xué)家在“大爆炸”發(fā)生后的前二十億年揭示更多有關(guān)星系和超大質(zhì)量黑洞的細(xì)節(jié)。“有了ELT的力量，我們將能夠更深入地探索早期的宇宙，以發(fā)現(xiàn)更多這樣的氣體星云，” Farina總結(jié)道。