一个国际科研团队近日宣布,他们借助欧洲空间局发射的欧几里得空间望远镜,发现了31个迄今已知最古老的类星体,其中两颗更是刷新了已知最早类星体的纪录。这些来自宇宙诞生初期约6.7亿年的“宇宙灯塔”,正为科学家揭开早期超大质量黑洞的神秘面纱。
类星体作为宇宙中最明亮的天体之一,其能量源自超大质量黑洞对物质的吞噬。部分类星体亮度甚至超越整个星系,使天文学家得以穿透130亿年的时空迷雾进行观测。此次发现的31个类星体中,14个红移值达到7以上,最古老的两颗红移值分别为7.69和7.77,其光线已穿越宇宙130多亿年,相当于回溯到宇宙年龄仅5%的时期。
研究团队对第二古老的类星体进行了重点观测,发现它位于一个充满尘埃、气体活跃且恒星形成剧烈的星系中。这一发现为理解早期超大质量黑洞的生存环境提供了关键样本。这些类星体均诞生于宇宙再电离时代——当时首批恒星和星系的辐射开始电离宇宙中的中性氢,为现代宇宙结构奠定基础。
寻找早期类星体面临双重挑战:一方面,大爆炸后7.7亿年内存在的类星体极其稀少,当时仅有少数星系发展到能孕育它们的规模;另一方面,宇宙膨胀导致的红移效应将光线拉伸至近红外波段,与地球大气红外辉光重叠,使得地面观测困难重重。加州大学圣巴巴拉分校物理学家约瑟夫·亨纳维比喻:"红移值7相当于回到宇宙7.5亿岁时,那时宇宙连当前年龄的6%都不到。"
欧几里得望远镜的轨道优势彻底改变了搜索格局。这台运行在地球大气层之上的空间望远镜,能够同时观测大片天空并捕捉微弱信号。研究团队耗时数年开发的专用软件,成功从海量数据中筛选出这些古老天体。作为对比,此前发现10个红移值7以上的类星体花费了十多年,而欧几里得仅用一年就将已知数量翻倍。
这些发现引发了新的科学疑问:在宇宙诞生初期极短时间内,如何形成质量达太阳数亿倍的超大黑洞?亨纳维指出:"我们发现的这些'怪物'黑洞,其形成机制至今仍是未解之谜。"目前团队正开发更先进的算法,计划挑战红移值8以上的类星体搜索,这将触及宇宙诞生后6.3亿年的更早期阶段。
后续观测计划已排上日程:詹姆斯·韦布空间望远镜将测量这些黑洞的质量并分析周围气体,阿塔卡马大型毫米波阵列将研究宿主星系的尘埃与恒星形成活动。科学家期望通过整合多波段数据,构建出宇宙最初十亿年的类星体演化图谱。