歐幾里得望遠鏡刷新最古老類星體紀錄

最近，歐洲航天局的“歐幾里德”空間望遠鏡（Euclid）新發(fā)現(xiàn)了 31 個迄今已知最古老的類星體。其中兩個類星體所處的宇宙年齡只有 6.6 億年，還不足當前宇宙年齡的 5%，然而它們釋放出的能量達到了太陽的 10000 億倍，并且還在迅速成長。

“歐幾里得”望遠鏡藝術效果圖（來源：ESA）

類星體（quasar）是宇宙中最神秘的天體之一，它是在射電天文學發(fā)展起來之后才被天文學家所了解到，當時被稱為20世紀60年代天體物理學“四大發(fā)現(xiàn)”之一。“類星體”的字面意思是“類似恒星一樣的天體”，其顯著特點就是“看上去像恒星”，然而因為它們同時擁有極高的光度——超過普通恒星的數(shù)百億倍至上萬億倍，以及十分遙遠的距離——幾億至100多億光年，這些特征表明它們絕不是恒星之類。后來天文學家普遍認為，類星體應當是一種活動星系核，即由于星系核心超大質(zhì)量黑洞正在吞噬大量物質(zhì)而釋放出巨大的能量。

類星體的藝術想象畫（來源：ESA）

如果進一步深究類星體，你會覺得越來越有意思。因為類星體背后的物理邏輯就是超大質(zhì)量黑洞在大快朵頤——首先要有超大質(zhì)量黑洞，其次它正在“吃”東西。你會發(fā)現(xiàn)，在離我們很近的星系和星系團中，類星體很罕見，例如我們的銀河系，核心有超大質(zhì)量黑洞，但它周圍可“吃”的東西不多，因此它就沒有太大的輻射。而在宇宙極早期，如果星系尚未形成，或超大質(zhì)量黑洞尚未形成，也不會變成類星體。所以，類星體代表了星系生命中的一個短暫階段，也是整個宇宙最為活躍的時期，稱得上是“青春期”宇宙的標志。

這樣一解釋，或許你就能明白為什么幾十年來天文學家一直在尋找宇宙中最早的類星體。這些神秘的天體能揭示宇宙早期發(fā)生的事情，包括第一代超大質(zhì)量黑洞是如何形成的，星系是如何形成和演化的，甚至宇宙是如何慢慢長大的。但是，早期宇宙中的類星體很難找到，因為那時候宇宙還太年輕，給星系成長發(fā)育的時間不夠多，很少有星系長得足夠大，而那些類星體的光就算再強，也因為距離遙遠顯得十分微弱，又容易與更靠近我們的恒星混淆。

根據(jù)“歐幾里得”望遠鏡數(shù)據(jù)找到的31個類星體，紅點為創(chuàng)紀錄的最遙遠的兩個類星體（來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA/Planck Collaboration/A. Mellinger）

2023年發(fā)射的“歐幾里得”正在深入挖掘古代宇宙歷史中這一神秘的部分，并取得了令人興奮的結(jié)果。研究人員在發(fā)表于7月6日《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）雜志上的一項研究成果中表示，“歐幾里得”一舉發(fā)現(xiàn)了早期宇宙中的 31 個新類星體，紅移量（z）在 6.6 ~ 7.8 之間，相當于距離地球約 130 億光年。其中有 12 個類星體紅移超過 7，最遠最古老的是編號為 EUCL J172902.75+641018.1 和 EUCL J125308.55+705432.3 的兩個類星體，紅移分別為 7.77 和 7.69，創(chuàng)下了迄今為止發(fā)現(xiàn)的最古老類星體的新紀錄。此前紀錄是 2021 年探測到的 z~7.64。

紅移量最大（距離最遠、最古老）的類星體EUCL J1729+6410（z?≈?7.77），對應宇宙年齡 6.62 億年。上排分別是“歐幾里得”望遠鏡上可見光波段（550-900nm）和三個紅外波段（920-2000nm）的圖像。下排為紅外光譜。累積曝光時間為10080秒（2.8小時）（來源：Yang et al. 2026）

每一個類星體的背后，都藏著一個質(zhì)量為太陽千萬倍至數(shù)億倍的吞天巨獸——超大質(zhì)量黑洞。不僅如此，天文學家對這些類星體進行多波段后隨觀測，進一步揭示了它們令人咋舌的生長環(huán)境。例如對類星體 EUCL J125308.55+705432.3 的宿主星系所做研究表明，這個星系的質(zhì)量已經(jīng)有我們現(xiàn)在的銀河系的 1/10，并且它正在以每年 250 倍太陽質(zhì)量的速度產(chǎn)生恒星，而我們銀河系每年大約只產(chǎn) 1 個“太陽”。宇宙尚且年輕，如此巨大的系統(tǒng)又是如何形成和快速增長的呢？這是天體物理學中最迷人的話題之一。

31個新發(fā)現(xiàn)的類星體中的15個（每張照片的正中心的紅色暗點）。第一行第一和第二個是最遙遠的兩個EUCL J172902.75+641018.1 和 EUCL J125308.55+705432.3（來源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA/Euclid Science Ground Segment and Antoine Basset）

研究人員認為，過去在地面上看到的類星體，大多屬于偏亮的，因而更容易被發(fā)現(xiàn)，而這次發(fā)現(xiàn)的新類星體顯得比較“普通”，距離又遠又不亮，這恰恰是更具價值的，因為它們很可能更具代表性。這是“歐幾里得”望遠鏡理想的太空環(huán)境、優(yōu)秀的光學質(zhì)量和較高的巡天效率所體現(xiàn)出來的優(yōu)勢。未來“歐幾里得”巡天計劃將覆蓋超過三分之一的天空，有望觀測數(shù)十億個星系，屆時還將發(fā)現(xiàn)更多遙遠的類星體，繪就宇宙的“青春紀念冊”。

參考資料

[1] D. Yang, et al. Euclid: Discovery of 31 new quasars at 6.6 < z < 7.8, A&A, 711, July 2026 (DOI: 10.1051/0004-6361/202658883)

[2] https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid/Euclid_discovers_the_most_ancient_quasar_in_the_Universe

[3] https://www.astronomy.com/science/euclid-spots-the-oldest-known-quasars/