星系黑暗物質與大質量黑洞的形成與演化(3/3)

黑洞是一種似乎很簡單卻又複雜的天體。很簡單是因為一個黑洞可以用三個基本物理量，質量、角動量，和電荷來描述，而且大部份的黑洞可能都沒有淨電荷。複雜是因為所看到的黑洞其展現的形式非常多樣，但其成因卻又難以理解。目前相信，大部份的大星系中心都有一顆超巨質量黑洞。而觀測發現，超巨質量黑洞的質量跟它所在的的星系的核球大小大致成正比。這表示超巨質量黑洞的形成也跟星系核球的形成有關。但目前的星系演化理論認為星系的形成和演化是由暗物質所主導。如果超巨質量黑洞的形成跟星系形成有關，我們也可以猜測超巨質量黑洞的形成是否也跟暗物質有關？另一方面，目前能被觀測到的高紅移類星體其光度都非常巨大，因此我們預期這些高紅移的類星體有巨大的黑洞和星系核球。但當時的星系應該只是在星系演化的初期，因此其星系核球應該不會太巨大。因此在高紅移時，類星體與其宿主星系的關係究竟是什麼？對這些重大問題我們仍然所知不多。本計畫預計要延續我們之前己有的相關成果，持續在這些重要問題做進一步的探討和研究。在過去幾年，我們在相關的問題上有一些重大進展。例如，我們使用ALMA的CO觀測，發現了許多紅移大於7的高紅移類星體候選天體。其中之一，我們有使用可見光－近紅外線觀測，確認它是處在紅移z=7.09的類星體。因此我們所觀測到的CO分子也成為人類歷史上所偵測到的最遙遠分子。我們也發現一顆氫原子譜線非常明亮的高紅移類星體，但其譜線寬度與一般類星體比較卻非常窄。我們的後續觀測證明它有相對較小的黑洞及極大的吸積率。我們也發現一些紅色類星體的顏色具有時變現象。此外，我們發現西佛二型的OIII譜線強度具有不同的分佈，顯示其應有不同的來源。我們也發現一些本以為不具有黑暗物質的橢圓星系也有許多黑暗物質。這些結果都說明了巨質量黑洞-星系-黑暗物質三者間，可能有存在一些非常重要卻仍不清楚的關係。本計畫將使用不同的觀測手段，包括可見光-近紅外線光譜觀測、毫米波與次毫米波陣列觀測、可見光的光變研究、以及大型資料庫分析，來持續研究巨質量黑洞星系-黑暗物質三者間的關聯性等重大問題。本計畫的許多研究方式都需要用到國內外的望遠鏡，並實際到國外觀測。因此需要國外移地研究的補助。這些研究過程也能訓練碩博士生及博士後熟悉天文學的各種研究方法。本計畫的研究的成果，將有可能對未來黑暗物質和巨質量黑洞的起源等研究產生重大影響。