东京大学的一个研究小组发现，类星体在整个宇宙历史上的激活模式是一致的，受周围暗物质晕的影响。这项研究为黑洞的形成、成长和宇宙更广泛的演化提供了更深入的见解。

暗物质将超大质量黑洞变成高能类星体贯穿历史，暗示着宇宙过去的演化。

每个星系的中心都有一个超大质量黑洞。超过一定的大小，它们变得活跃，释放出大量的辐射，然后被称为类星体。据认为，这些黑洞是由星系周围存在的大量暗物质晕(DMH)激活的，它们将物质导向星系中心，为黑洞提供能量。

包括东京大学科学家在内的一组研究人员首次对数百个古代类星体进行了调查，发现这种行为在历史上是非常一致的。这是令人惊讶的，因为许多大规模的过程在整个宇宙的生命中都表现出变化，所以类星体激活的机制可能对整个宇宙的进化有影响。

纵轴显示了类星体周围的暗物质晕的质量，类星体是具有活动核心的星系。横轴表示宇宙的年龄，左边是现在。考虑到宇宙的许多特性在这些时间尺度上发生变化，令人惊讶的是，类星体对应的DMH质量保持稳定。图片来源:?2023 Arita et al。CC-BY

测量暗物质晕

测量DMHs的质量并不容易;众所周知，暗物质是一种非常难以捉摸的物质，如果用“物质”这个词来形容的话，因为暗物质的实际性质尚不清楚。我们之所以知道它的存在，是因为它对星系等大型结构的引力影响。因此，暗物质只能通过观察它对物体的引力效应来测量。这包括它可能拉动某物或影响其运动的方式，或者通过在疑似暗物质区域后面的物体的透镜(光的弯曲)。

考虑到来自更远处的光线是多么的微弱，因此古代的现象可能是如此的古老，远距离的挑战就变得更大了。但这并没有阻止天文系的柏川信成教授和他的团队试图回答天文学中一个长期存在的问题:黑洞是如何产生的，它们是如何成长的?

研究人员特别热衷于探索超大质量黑洞的关系，超大质量黑洞是最大的黑洞，存在于每个星系的中心。如果不是因为它们的质量越来越大，它们开始释放出令人难以置信的强大物质喷流或辐射球体，这两种情况都会变成我们所说的类星体，研究它们将会非常困难。它们是如此强大，即使在很远的距离，我们现在也可以用现代技术观察它们。

首席研究员Junya Arita和联合研究员Yoshihiro Takeda在日本国家天文台的控制室进行观测。图片来源:?2023 Nobunari Kashikawa CC-BY

研究结果及影响

Kashikawa说:“我们首次测量了大约130亿年前宇宙中一个活跃黑洞周围的暗物质晕的典型质量。”“我们发现类星体的DMH质量相当稳定，大约是太阳质量的10万亿倍。这样的测量是对最近的类星体周围的DMH进行的，这些测量结果与我们对更古老的类星体所看到的惊人相似。这很有趣，因为它表明有一个特征的DMH质量似乎激活了类星体，不管它是发生在数十亿年前还是现在。”

遥远的类星体看起来很微弱，因为很久以前离开它们的光已经扩散，被介入的物质吸收，并且由于宇宙随着时间的推移而膨胀，被拉伸成几乎不可见的红外波长。因此，Kashikawa和他的团队于2016年开始了这个项目，他们对天空进行了多次调查，其中包括一系列不同的仪器，主要是位于美国夏威夷州的日本斯巴鲁望远镜。

“升级让斯巴鲁看到了比以往更远的地方，但我们可以通过扩大国际观测项目来了解更多，”Kashikawa说。美国的Vera C. Rubin天文台，甚至是欧盟今年发射的太空欧几里得卫星，都将扫描更大的天空区域，在类星体周围发现更多的DMH。我们可以更全面地了解星系和超大质量黑洞之间的关系。这可能有助于我们了解黑洞如何形成和成长的理论。”

参考文献:“斯巴鲁高z探测低光度类星体(SHELLQs)”。十八。z ~ 6”类星体的暗物质晕质量——有田纯也、柏川信成、松冈义木、何万秋、伊藤庆、梁永明、石本理子、吉冈义宏、武田义宏、岩泽和、onouusa、鸟羽义木、今西正敏，2023年9月8日，《天体物理学报》。1538 - 4357 . DOI: 10.3847 / / ace43a

J.A.由国际地球空间科学卓越研究生计划(IGPEES)提供支持。N.K.得到了日本科学促进会通过科学研究资助项目(21H04490)的支持。Y.M.得到了日本科学促进会KAKENHI基金号的支持。JP17H04830和21H04494号。kii承认由MCIN/AEI/10.13039/501100011033资助的PID2019-105510GB-C33和ICCUB (CEX2019-000918-M)授予的“Mar′?a de Maeztu 2020-2023卓越单位”的支持。国家自然科学基金项目(12150410307)资助。