天文學(xué)家使用ESO的超大型望遠鏡觀察到了宇宙中最早的一些星系周圍的冷氣儲層。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125億年前的星系。這些食物的儲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期內(nèi)是如何如此迅速地成長。

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：“我們現(xiàn)在能夠首次證明原始星系在其環(huán)境中確實有足夠的食物來維持超大質(zhì)量黑洞的生長和旺盛的恒星形成。”德國海德堡大學(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120億年前宇宙結(jié)構(gòu)如何形成的難題增添了一個基本要素。”

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質(zhì)量的數(shù)十億倍，這是一個很大的謎團，”法里納說。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得很快。但是，直到現(xiàn)在，天文學(xué)家還沒有發(fā)現(xiàn)足夠數(shù)量的“黑洞食物”(氣體和灰塵)來解釋這種快速增長。

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

為了解決這個謎團，F(xiàn)arina和他的同事們在智利阿塔卡馬沙漠中ESO超大型望遠鏡上使用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)動的極其明亮的物體。該研究調(diào)查了31個類星體，這些類星體距今已有125億年前，而當(dāng)時宇宙還只有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個類星體被巨大的儲氣庫所包圍：冷的濃氫氣暈從中央的黑洞延伸10萬光年，質(zhì)量是太陽的數(shù)十億倍。來自德國，美國，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)量黑洞的生長和旺盛的恒星形成提供了理想的食物來源。

多虧了ESO的VLT上的MUSE(多單位光譜瀏覽器)的超高靈敏度，這項研究才得以實現(xiàn)，F(xiàn)arina認為這是類星體研究的“游戲規(guī)則改變者”。他補充說：“在每個目標(biāo)幾個小時的時間內(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)量黑洞提供動力的食物藏匿處。

將來，ESO的超大型望遠鏡將幫助科學(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。