一声巨响。 一声巨大的响声。那是一切的开端，但在几亿年里，一切都是黑暗的。然后，灯光开始闪烁，恒星、气体和 星系 开始显现。
在那黎明时期最明亮的灯光之一，其核心有一个黑暗而饥饿的洞。这个 黑洞 的质量是太阳的 8 亿多倍，它存在于宇宙大爆炸后仅 6.9 亿年，那时宇宙还处于婴儿期。
包括 Eduardo Bañados 在内的研究人员在本周的 Nature 杂志上发表的一篇 论文 中报告了这个黑洞及其伴随的明亮类星体的存在。天文学家们一直在寻找宇宙早期黑洞的证据，但他们仍然对这个名为 J1342+0928 的黑洞的巨大规模感到惊讶。
黑洞是宇宙中引力如此之强以至于任何东西都无法逃脱的点。不是岩石，不是气体，甚至不是光。在巨大的黑洞附近，周围的物质旋转形成一个称为吸积盘的结构。盘中的物质以每秒数千英里的速度旋转，在移动和与其他尘埃和气体碰撞时加热，所有这些都在同一场疯狂的命运之轮上。
物质本身旋转进入黑洞，再也看不见了，但它的碰撞会释放能量，以极其明亮的热量和光的形式向宇宙散发。正是这种光产生了 Bañados 及其合著者能够探测到的类星体，他们利用它来估计 J1342+0928 令人惊讶的质量。
Bañados 说，一个典型的黑洞，由恒星坍塌形成，质量可能是太阳的 50 到 100 倍。“如果你让它生长，喂给它周围的气体，让它生长 6.9 亿年，你也无法达到这个超大质量黑洞的大小，”Bañados 说。
为了弄清楚这个黑洞为何能如此迅速地变得如此巨大，像 Bañados 这样的观测天文学家必须与理论天文学家和天体物理学家合作。在此过程中，他们还在研究一些更广泛的问题，比如一切的演化。“这个天体如此遥远且如此明亮，它提供了一个研究早期宇宙的实验室，”Bañados 说。
Bañados 已经发现了记录中约一半的最遥远的类星体，但这个——尽管不是质量最大的——却是最遥远的。因为光需要时间传播，一个物体越遥远，我们在看它的时候就越能回溯到历史的更早时期。所以这个天体来自宇宙生命周期的比科学家们观测过的任何其他天体都要早。
“这个纪录很好，但我们不是为了纪录而做的，”Bañados 说。“这个天体如此成熟，如果它是第一个形成的类星体，我会非常惊讶。我希望我们或其他人很快能打破这个纪录。”
这个特殊的类星体非常明亮，以至于它掩盖了它所在的星系——它的亮度是星系的 1000 倍。而且，尽管类星体以光学和紫外线波段的光芒掩盖了它，但那个星系本身也并非等闲之辈。幸运的是，如果你在更长的波长上看这个星系，你就能开始看到一些细节。Bañados 是本周发表在 The Astrophysical Journal Letters 上 另一篇关于黑洞周围星系的论文 的合著者。他们发现该星系被星际尘埃所充斥，每年产生约 100 个新的太阳质量（我们恒星的质量）。而我们的星系每年只产生约一个太阳质量。
他们还能够探测到黑洞周围空间的一些信息，发现约一半的区域存在未电离的氢（这会阻挡光线，导致宇宙最初的几亿年处于黑暗中），而另一半区域则存在电离的氢，这表明这个黑洞可能存在于宇宙从前者主导转变为后者主导的时期。
“这是如何发生的以及何时发生的，对宇宙后来的演化具有根本性的影响，”Bañados 说。“但我们需要寻找并继续寻找更遥远的天体，并尝试重复这个实验。”
幸运的是，现在有更多机会探索这些宇宙起源。2018 年，Bañados 和世界各地的其他研究人员将使用各种望远镜更详细地探索这个天体，并在夜空中寻找其他类似的天体。
“我们是非常幸运的一代，”Bañados 说。“我们是第一批拥有技术来详细研究和表征宇宙中最早形成的一些星系和黑洞的人类。如果这都不令人着迷，我不知道什么才是。”
