6.62億年的類星體刷新紀(jì)錄，老難題更棘手

一個(gè)長(zhǎng)久困擾天文學(xué)家的謎題是：早期宇宙里的超大質(zhì)量黑洞，怎么能在短短幾億年里就長(zhǎng)到那么大？如今，一顆新發(fā)現(xiàn)的類星體讓這個(gè)問題變得更加扎眼——它把人類看到的最遠(yuǎn)黑洞紀(jì)錄又往前推了一大截。

7月6日，《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志刊登了一項(xiàng)研究：歐洲空間局的歐幾里得太空望遠(yuǎn)鏡，找到了迄今為止距離我們最遠(yuǎn)的超大質(zhì)量黑洞。這顆名為EUCL J1729的類星體，發(fā)出的光芒來自大爆炸后僅僅6.62億年。上一個(gè)紀(jì)錄保持者是2021年發(fā)現(xiàn)的，比它晚了1500萬年。

荷蘭萊頓大學(xué)的天文學(xué)家楊大明直言：“每往時(shí)間深處邁一步，這個(gè)問題就更難解釋。”下面我們就用五個(gè)要點(diǎn)，拆解這次發(fā)現(xiàn)為什么既讓人興奮，又讓理論學(xué)家頭疼。

一、新紀(jì)錄長(zhǎng)什么樣？
EUCL J1729是一顆類星體——中心黑洞瘋狂吞噬周圍物質(zhì)，物質(zhì)被加熱到白熱化，因此整片區(qū)域亮度極高。它的光走了將近整個(gè)宇宙年齡才到達(dá)地球，直接向人們展示了宇宙誕生不到7億年時(shí)的樣子。這種極端遙遠(yuǎn)的天體，對(duì)于理解早期結(jié)構(gòu)的形成至關(guān)重要。

二、紅外之眼是破局關(guān)鍵
能逮住它，全靠歐幾里得太空望遠(yuǎn)鏡的紅外觀測(cè)能力。這架望遠(yuǎn)鏡在2024年啟程，計(jì)劃用6年時(shí)間繪制約三分之一天空的紅外圖像。選擇紅外波段并不是圖方便。光在膨脹的宇宙中穿行時(shí)會(huì)不斷被拉伸，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，也就是發(fā)生紅移。早期宇宙里類星體發(fā)出的可見光，等跑到我們望遠(yuǎn)鏡這里早已被拉成了紅外線。沒有紅外之眼，就等于蒙著眼睛找遠(yuǎn)距離目標(biāo)。

三、一下子從個(gè)例變成群體
在歐幾里得出手之前，天文學(xué)家拼盡全力也只能瞥見大爆炸后約7.7億年以內(nèi)最亮的那幾顆類星體，總共就數(shù)出9顆更早時(shí)期的候選體。而歐幾里得僅僅工作了18個(gè)月，就一口氣發(fā)現(xiàn)了12顆更古老的大質(zhì)量黑洞，其中EUCL J1729排第一，第二名、第三名也都出自這批新發(fā)現(xiàn)的名單。楊大明認(rèn)為這件事的意義不亞于打破紀(jì)錄：“這把這個(gè)領(lǐng)域從研究寥寥幾個(gè)異常天體，轉(zhuǎn)向研究最早超大質(zhì)量黑洞整體族群。這一點(diǎn)和刷新距離紀(jì)錄同樣重要。”

四、暗的才是大多數(shù)
一個(gè)值得留意的細(xì)節(jié)是，這批新類星體比此前在相近距離發(fā)現(xiàn)的那些要暗淡得多。這很可能是因?yàn)檫^去望遠(yuǎn)鏡只能撿亮得發(fā)指的天體，才讓它們顯得稀有。現(xiàn)在歐幾里得開始翻出那些暗淡的大多數(shù)，人們才有機(jī)會(huì)看清那個(gè)時(shí)代類星體到底長(zhǎng)什么樣。換句話說，此前建立的“典型形象”可能只是幸存者偏差的產(chǎn)物，真正的普遍圖景現(xiàn)在才開始浮出水面。

五、懸念未了，搜索繼續(xù)
研究團(tuán)隊(duì)接下來計(jì)劃動(dòng)用詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備進(jìn)一步探究這些類星體的質(zhì)量和周邊環(huán)境。至于更大的野心，楊大明說了一句大實(shí)話：“搜索根本停不下來。”按歐幾里得的性能，它理論上能捕捉到大爆炸后6.45億年發(fā)出的光芒，這比目前的紀(jì)錄又早了1700萬年。而這一突破可能來得很快——說不定今年之內(nèi)，我們又會(huì)收到新的破紀(jì)錄消息。

從找出個(gè)別稀有物，到終于可以對(duì)早期大質(zhì)量黑洞的族群特性說上幾句，歐幾里得這次亮相可以說是給整個(gè)方向換了一副眼鏡。當(dāng)然，眼鏡越清晰，那個(gè)老問題就越刺眼：它們到底怎么發(fā)育得這么快的？每添一筆新數(shù)據(jù)，理論家面前的空白就又少了一塊，但解釋難度似乎又加了一層。