光線如何從宇宙黑暗時代逃逸：黑洞讓宇宙變光明
圖中是藝術家描繪的一個超大質量黑洞，它被落入其中的漩渦物質盤環繞，黑洞上方有一個紫色光球，該現象包含著可以產生X射線的高能量粒子，它紫色光球向內聚集，將變得更加明亮，之後從黑洞噴射出來。
宇宙中最早期恆星和再電離紀元
新浪科技訊 北京時間9月19日消息，據國外媒體報道，宇宙大爆炸之後大約5億年，光線是如何從昏暗的宇宙「黑暗時代」沖脫出來的？目前，科學家最新研究可能揭曉宇宙最古老的謎團之一，而這個故事中令人驚奇的主角是每個人都喜歡的「天文大反派」——黑洞。
這個故事開始於大爆炸之後的幾分之一秒，當時宇宙正以指數級膨脹。在大約40萬年的時間裡，宇宙迅速冷卻，變成由基本粒子構成的宇宙湯，並形成了緻密的氫氣。這開始了所謂的「宇宙黑暗時代」，這一時期宇宙籠罩在黑暗之中。
早期恆星和星系釋放的任何光線都幾乎立即被周圍的密集中性氫介質吸收，但是莫名其妙地，星系際介質從寒冷和中性狀態變成溫暖和電離狀態。
宇宙學家理論認為，早期恆星和星系產生足夠強烈紫外線可以燃燒緻密氫氣，從而引發再電離紀元，使宇宙奇蹟地充滿光線，正如現今我們所觀測到的。科學家並未很好地理解該過程是如何發生的，因為其它理論顯示，黑暗時代中恆星和星系的紫外線輻射強度不足於通過中性氫來釋放。
但是基於錢德拉X射線天文台近期觀測的一項最新研究可能提供了重要線索。該研究報告發表在的最新出版的《皇家天文學會月刊》上。儘管黑洞以吞噬周圍光和物質而聞名，但是一些黑洞卻被認為噴射高能量X射線粒子。
研究報告作者、美國愛荷華大學菲利普·卡雷特（Philip Kaaret）稱，當物質落入黑洞時，它將開始旋轉，並且迅速旋轉會將一部分物質推出黑洞之外。它們產生的強風可以打開紫外線的一條「逃生通道」，這可能發生在星系早期階段。
卡雷特和研究小組研究了Tol 1247-232星系的錢德拉觀測數據，該星系距離地球6億光年，它是出現紫外線逃逸的最鄰近3個星系之一。2016年5月，錢德拉天文台觀測到來自Tol 1247-232星系的單個X射線源，其亮度存在盈虧變化。卡雷特和同事們認為，這個X射線源不會成為恆星。
卡雷特說：「恆星並不會出現亮度變化，我們的太陽就是一個很好的例子，為了實現亮度改變，它必須是一個較小天體，真實縮小至一個黑洞。」從黑洞噴射的X射線物質流好像是從鄰近氣體介質洞中爆發出來，從而使紫外線得以逃逸。
他還指出，很可能黑洞正在製造風，有助於恆星電離輻射逃逸，因此，黑洞可能使宇宙變得更加透明。當引力牽引物質朝向黑洞內部，黑洞會旋轉得更快，伴隨著黑洞引力牽引增強，這種旋轉速度將產生能量。
研究小組指出，在Tol 1247-232星系中，早期宇宙爆發的X射線擁有充足熱量和能量，將中性氣體和塵埃吹走，並且紫外線輻射「泄漏」出來。卡雷特在一封電子郵件中解釋稱，宇宙中許多早期星系都存在著超級恆星，這些恆星進化非常快速，死亡後形成黑洞。黑洞周圍的物質非常熾熱（高達數百萬開氏度），並能形成X射線，在這項最新研究中，紫外線來自於熾熱恆星，溫度高達1000-100000開氏度。
雖然黑洞很可能具有這種機制，但是研究小組希望縮小黑洞類型，同時，他們表示，還有其它的可能性來解釋他們的觀測結果。研究人員在報告中指出，另一種可能性來源是X射線噴射，來自於極亮（ULX）或者超亮（HLX）X射線源，ULXs被認為是包含恆星質量黑洞或者中子星的X射線雙星，HLXs被認為是類星體或者中等質量黑洞。
他們表示，使用錢德拉X射線天文台反覆拍攝Tol 1247-232星系圖像可以揭曉是否X射線噴射源自單個來源或者多個來源。此外，研究小組開始觀測另一個類似的星系——Haro 11，並表示從兩個天體實例中獲得強有力的證據是不可能的。目前，他們希望觀測更多的星系進一步驗證。
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