光明日報北京7月3日電（記者晉浩天）詹姆斯·韋布空間望遠鏡最新觀測數據首次揭示宇宙大爆炸早期兩(liang) 顆快速增長的超大質量黑洞（類星體(ti) ）所在寄主星係的星光。北京大學天文學家聯合領導國際研究團隊以《探測宇宙初期紅移超過6的類星體(ti) 寄主星係的星光》為(wei) 題，於(yu) 日前在《自然》雜誌發布一項新成果，該研究表明這些超大黑洞的質量接近太陽的十億(yi) 倍，而寄主星係的質量幾乎是前者的上百倍。該質量關(guan) 係與(yu) 來自臨(lin) 近星係的觀測結果一致。

　　在遙遠的宇宙中存在著超大質量黑洞，這一觀測結果非但沒有給天體(ti) 物理學家提供揭秘宇宙的答案，反而引發了更多困惑。首先，在宇宙誕生之初，這些超大黑洞是如何在短時間內(nei) 增長到如此巨大的？其次，更令人費解的是，近鄰星係觀測數據表明，超大黑洞與(yu) 它們(men) 所在的寄主星係之間存在顯著的質量相關(guan) 性。然而星係和黑洞的尺寸差別很大，兩(liang) 者聯係是如何建立的？是黑洞先演化還是星係先演化？這是一個(ge) 宇宙尺度規模的“雞生蛋還是蛋生雞”問題。

　　研究團隊由此開始通過詹姆斯·韋布空間望遠鏡探索這些問題。該望遠鏡於(yu) 2021年12月發射，目的是觀察宇宙早期階段的寄主星係和黑洞，從(cong) 而進一步探尋它們(men) 如何形成並相互聯係的。在詹姆斯·韋布空間望遠鏡投入使用之前，哈勃空間望遠鏡最遠觀測到來自100億(yi) 年前的類星體(ti) 寄主星係的星光。值得注意的是，當前的理論模型預測宇宙目前的年齡在138億(yi) 年左右。

　　詹姆斯·韋布空間望遠鏡在紅外波段下的超強靈敏度和超清晰成像能力，使研究人員能夠將這些研究追溯到類星體(ti) 和星係首次形成的時期。該望遠鏡開展常規化運行僅(jin) 幾個(ge) 月後，該研究團隊觀測了兩(liang) 顆類星體(ti) HSC J2236+0032和HSC J2255+0251，它們(men) 發出的光經過了130億(yi) 年左右的時間到達地球——這也意味著，“光”發生時，宇宙年齡大約在8.6億(yi) 年。

　　在精確圖形建模並摘除類星體(ti) 的閃耀光線後，寄主星係的圖像清晰可見。團隊使用該望遠鏡拍攝了光譜數據，並從(cong) 中觀察到寄主星係中恒星的特征譜線，進一步支持了類星體(ti) 中寄主星係的存在。該研究還打破了類星體(ti) 寄主星係星光探測的最遠紀錄。通過對寄主星係光度的分析，團隊發現它們(men) 是非常龐大的星係，其恒星質量分別是太陽質量的1300億(yi) 和340億(yi) 倍。通過測量類星體(ti) 周圍湍流氣體(ti) 的速度，科學家推斷，驅動類星體(ti) 的黑洞同樣巨大，它們(men) 的質量分別是太陽的14億(yi) 倍和2億(yi) 倍。“這些宇宙早期的黑洞與(yu) 寄主星係的質量關(guan) 係和近鄰星係情況相似，這表明大爆炸後約8億(yi) 年內(nei) 黑洞與(yu) 寄主之間的質量關(guan) 係便已建立。”團隊成員丁旭恒說。

　　《光明日報》（2023年07月04日 08版）