北京
一個國際科學家團隊剛剛發(fā)現(xiàn)了31個已知最古老的類星體，其中兩顆是迄今發(fā)現(xiàn)的最早范例。當宇宙年齡只有大約6.7億年時，這些天體就已經(jīng)在以萬億顆太陽的亮度燃燒。這項發(fā)表在《天文學與天體物理學》上的發(fā)現(xiàn)，正在為宇宙最早的篇章提供最清晰的畫面，同時也拋出了新的疑問：大爆炸之后，巨型黑洞怎么能這么快就形成？
“這些天體為了解超大質量黑洞如何形成提供了最好的線索。”論文合著者、加州大學圣塔芭芭拉分校和萊頓大學的物理學教授約瑟夫·亨納維說，“這些重達太陽數(shù)十億倍的巨獸，在宇宙嬰兒期就已經(jīng)存在了。我們還不太理解它們是怎么變得這么大、這么快的。”
天文學家花了幾十年搜尋第一批類星體，因為它們提供了窺見星系黎明和超大質量黑洞誕生的罕見窗口。但找到它們極其困難。在大爆炸后不到約7.7億年就存在的類星體異常稀少，因為當時只有少數(shù)星系長得足夠大，能產生這類天體。即使它們確實存在，其微弱的星光也容易被誤認為是距離地球近得多的恒星。
宇宙本身又增加了一層挑戰(zhàn)。隨著空間膨脹，這些遠古天體的光從紫外線波段被拉伸到了近紅外波段，這就是所謂的紅移效應。不巧的是，這些波段跟地球大氣層的自然紅外輝光重疊在一起，使得地面望遠鏡極難探測到暗弱的類星體。天文學家利用紅移來估算一個天體有多遠，以及它在宇宙歷史中多早出現(xiàn)。“紅移7意味著我們要回溯到宇宙年齡只有7.5億年的時候，那時它還不到現(xiàn)在年齡的6%。”亨納維說。
論文第一作者、萊頓大學亨納維團隊的博士生楊大明解釋說：“這兩點讓在這個距離上找類星體難上加難。每發(fā)現(xiàn)一個這類天體，就有成千上萬顆銀河系和鄰近星系中的恒星在成像巡天中看起來幾乎一模一樣。而且由于它們的光在這個距離上被拉伸到了紅外波段，我們需要一個既足夠寬、能捕捉到這些稀有天體，又足夠深、能探測到它們微弱光芒的巡天項目。”從地面開展這項搜尋，幾乎是不可能的任務。
研究團隊轉而依靠歐洲空間局的蓋亞空間探測器。蓋亞雖然主要任務是精確測量銀河系內超過十億顆恒星的位置，但它也對更暗的天體保持敏感。通過篩選蓋亞發(fā)布的數(shù)萬億次探測數(shù)據(jù)，研究人員鎖定了那些在特定紅外顏色上顯得異常明亮而遙遠的候選目標。隨后，他們利用地面上的大雙筒望遠鏡和智利的麥哲倫望遠鏡進行光譜確認，最終確證了這31個遠古類星體的身份。這些黑洞的質量都達到了太陽的數(shù)十億倍，在宇宙破曉時分就已經(jīng)徹底長成，遠遠早于現(xiàn)有理論模型預測的時間表。這種“早熟”現(xiàn)象，迫使天文學家重新審視早期宇宙中氣體凝聚和坍縮的物理過程。
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