Benny Trakhtenbrot是蘇黎世聯邦理工學院天文學研究所的科學家，他和一個天體物理學國際團隊正在尋找宇宙初期巨型黑洞的蹤跡，所用的設備是位于夏威夷的10米口徑凱克望遠鏡。盡管這是很常規的觀測，但Trakhtenbrot和團隊成員們在第一次發現這樣的黑洞時都感到十分驚奇。他們獲得的數據揭示出，在一個遙遠的星系(稱為CID-947)中，存在著一個巨大的黑洞。由于該星系的光線到達地球需要一段相當長的時間，因此天文學家觀測到的是宇宙只有不到20億歲的情形，這只是宇宙目前年齡的14%(從宇宙大爆炸至今已經過去了約140億年)。
天文學家對凱克天文臺的數據進行分析后發現，CID-947星系的黑洞擁有相當于70億個太陽的質量，是目前發現的最大黑洞之一。不過，令研究者驚奇的不是黑洞的質量，而是CID-947星系的質量。“觀測數據對應的是一個典型星系的質量，” Trakhtenbrot說，“所以，我們看到的是在一個正常大小的星系中，出現了一個超大型的黑洞。” Trakhtenbrot目前是一位博士后研究員，在Macella Carollo教授的河外天體物理學團隊中工作。他們的結果實在是太過出乎意料，團隊中的兩位天文學家不得不各自對星系質量進行了驗證。兩個人最終得到了相同的結論。該團隊的研究結果發表在近期的《科學》(Science)雜志上。
早期宇宙中有什么不同?
大部分星系，包括我們所在的銀河系，都在中心處有一個黑洞，其質量可達數十億個太陽的質量總和。研究共同作者、蘇黎世理工學院的Kevin Schawinski教授說：“黑洞是具有極其強大引力的物體，沒有任何東西——包括光——能逃脫它們的引力。愛因斯坦的相對論描述了黑洞如何彎曲時空本身。”物質在受到黑洞引力作用時，會獲得極大的加速度，并發出特定的高能輻射，這種現象也證實了黑洞的存在。
到目前為止，天文學家的觀測已經表明，宿主星系(host galaxy)中包含的恒星數量越大，其中心的黑洞也越大。“這一結果與目前的宇宙是相符的，而這只反映了宇宙近期的情況。” Trakhtenbrot說道。這一聯系以及其他證據，使科學家提出了這樣的假說：黑洞的成長和恒星的形成是齊頭并進，“手拉著手”的。Trakhtenbrot稱，這一假說值得商榷，想象一下，這些恒星的形成和黑洞的“補給”都來自一個共同的冷氣體池。而且，之前的研究顯示，在黑洞成長過程中釋放的輻射會控制，甚至中止恒星的形成，因為這些釋放的能量會加熱氣體。然而，最新的研究結果表明，這些過程可能以不同的方式進行，至少在早期宇宙中如此。
恒星繼續形成
Trakhtenbrot及其同事所發現的這個遙遠的年輕黑洞，質量比其宿主星系小大約10倍。在目前的宇宙中，黑洞的質量通常只能占到宿主星系質量的0.2%到0.5%。“這意味著該黑洞的成長效率比它所處的星系高得多——否定了預言它們‘手拉著手’共同發展的模型”，蘇黎世理工學院的研究人員解釋道。
研究人員對觀測結果的分析還顯示，盡管黑洞已經到達成長期的末段，但恒星還是在不斷形成。與以往假說不同的是，黑洞驅使的能量和氣體流并沒有阻止恒星的形成。
CID-947星系在未來還將繼續成長，而黑洞質量與恒星質量之間仍然有著重要的聯系。研究人員認為，CID-947星系可能會成為目前宇宙中最極端、最大型的星系系統的前體，就如同距離銀河系約2.2億光年的英仙座NGC 1277星系。他們希望利用智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波射電望遠鏡陣列(ALMA)的觀測，獲得更多有關黑洞與宿主星系的關聯信息。
