欧洲空间局的欧几里得望远镜在宇宙探索领域取得重大突破,成功发现了31个已知最古老的类星体,这一数量是此前同类发现总数的两倍多。其中两个类星体更是创下纪录,它们诞生于宇宙仅6.7亿年时,亮度相当于一万亿个太阳,成为迄今观测到的最早类星体。
类星体是星系中心由超大质量黑洞吞噬周围物质所驱动的极其明亮的天体。在星系演化过程中,气体和其他物质向中心超大质量黑洞螺旋移动,形成炽热且快速运动的盘状结构,释放出巨大能量,其光芒亮度可能是星系所有恒星总亮度的数百甚至数千倍。不过,类星体出现的时期相对较短,这使得它们在宇宙中较为罕见。
天文学家长期以来致力于寻找最早的类星体,因为它们保存着宇宙形成时期的证据,有助于解释星系和超大质量黑洞在宇宙诞生后短时间内变得如此巨大的原因。然而,搜索难度极大。早期天体本就不常见,很少有星系能在短时间内形成大质量黑洞。而且,这些光穿越超过130亿光年的距离到达地球时已极其微弱,外观还可能与距离近得多的恒星相似,极易被忽略。
欧几里得望远镜凭借其独特优势改变了这一局面。它具备观测天空广阔区域并探测微弱红外光的能力,能够高效探索一段此前只能零散研究的宇宙历史。此前,早期搜索大多只能探测到最亮、最罕见的类星体,导致天文学家缺乏足够样本了解更广泛的类星体群体。而欧几里得望远镜通过在更大天空区域探测更暗天体,让天文学家可以研究更具代表性的类星体群体,探究其在宇宙早期阶段的普遍程度。
在此次发现中,有12个红移值为7或更高的类星体。红移描述了宇宙膨胀使光拉伸到更长、更红波长的现象,红移值越大,观测到的时间越久远,7或以上的值对应宇宙形成后的最初7.7亿年。天文学家花了十多年才找到首批约10个红移值为7或更高的类星体,而欧几里得望远镜仅用一年观测就超过了这个总数。欧几里得团队首次对宇宙早期类星体进行了真正的“普查”,为从更基础层面理解这些天体迈出重要一步。
这些古老类星体出现在宇宙历史的重大转变时期——再电离时代。在此之前,宇宙处于黑暗时代,大部分氢以冷的中性气体形式存在。早期恒星、星系和类星体发出的高能光最终使这些气体电离,促成了如今透明且结构化的宇宙。对第二古老的类星体进行详细研究发现,它位于一个富含气体和尘埃、恒星形成速率极高的星系中,这为早期超大质量黑洞与其宿主星系如何共同演化提供了线索。
欧几里得望远镜的发现来自其广域巡天项目,该项目最终将观测超过三分之一的天空。随着它绘制数十亿个星系的图谱,预计会发现更多类星体,同时获取有关暗宇宙的组成、历史、演化和大尺度结构的证据。