歐幾里得望遠(yuǎn)鏡刷新最古老類(lèi)星體紀(jì)錄

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

“歐幾里得”望遠(yuǎn)鏡藝術(shù)效果圖（來(lái)源：ESA）

類(lèi)星體（quasar）是宇宙中最神秘的天體之一，它是在射電天文學(xué)發(fā)展起來(lái)之后才被天文學(xué)家所了解到，當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為20世紀(jì)60年代天體物理學(xué)“四大發(fā)現(xiàn)”之一。“類(lèi)星體”的字面意思是“類(lèi)似恒星一樣的天體”，其顯著特點(diǎn)就是“看上去像恒星”，然而因?yàn)樗鼈兺瑫r(shí)擁有極高的光度——超過(guò)普通恒星的數(shù)百億倍至上萬(wàn)億倍，以及十分遙遠(yuǎn)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(lèi)。后來(lái)天文學(xué)家普遍認(rèn)為，類(lèi)星體應(yīng)當(dāng)是一種活動(dòng)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(lèi)星體的藝術(shù)想象畫(huà)（來(lái)源：ESA）

如果進(jìn)一步深究類(lèi)星體，你會(huì)覺(jué)得越來(lái)越有意思。因?yàn)轭?lèi)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(huì)發(fā)現(xiàn)，在離我們很近的星系和星系團(tuán)中，類(lèi)星體很罕見(jiàn)，例如我們的銀河系，核心有超大質(zhì)量黑洞，但它周?chē)伞俺浴钡臇|西不多，因此它就沒(méi)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(huì)變成類(lèi)星體。所以，類(lèi)星體代表了星系生命中的一個(gè)短暫階段，也是整個(gè)宇宙最為活躍的時(shí)期，稱(chēng)得上是“青春期”宇宙的標(biāo)志。

這樣一解釋?zhuān)蛟S你就能明白為什么幾十年來(lái)天文學(xué)家一直在尋找宇宙中最早的類(lèi)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(zhǎng)大的。但是，早期宇宙中的類(lèi)星體很難找到，因?yàn)槟菚r(shí)候宇宙還太年輕，給星系成長(zhǎng)發(fā)育的時(shí)間不夠多，很少有星系長(zhǎng)得足夠大，而那些類(lèi)星體的光就算再?gòu)?qiáng)，也因?yàn)榫嚯x遙遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)找到的31個(gè)類(lèi)星體，紅點(diǎn)為創(chuàng)紀(jì)錄的最遙遠(yuǎn)的兩個(gè)類(lèi)星體（來(lái)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(xué)與天體物理學(xué)》（Astronomy & Astrophysics）雜志上的一項(xiàng)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(gè)新類(lèi)星體，紅移量（z）在 6.6 ~ 7.8 之間，相當(dāng)于距離地球約 130 億光年。其中有 12 個(gè)類(lèi)星體紅移超過(guò) 7，最遠(yuǎn)最古老的是編號(hào)為 EUCL J172902.75+641018.1 和 EUCL J125308.55+705432.3 的兩個(gè)類(lèi)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(lèi)星體的新紀(jì)錄。此前紀(jì)錄是 2021 年探測(cè)到的 z~7.64。

紅移量最大（距離最遠(yuǎn)、最古老）的類(lèi)星體EUCL J1729+6410（z?≈?7.77），對(duì)應(yīng)宇宙年齡 6.62 億年。上排分別是“歐幾里得”望遠(yuǎn)鏡上可見(jiàn)光波段（550-900nm）和三個(gè)紅外波段（920-2000nm）的圖像。下排為紅外光譜。累積曝光時(shí)間為10080秒（2.8小時(shí)）（來(lái)源：Yang et al. 2026）

每一個(gè)類(lèi)星體的背后，都藏著一個(gè)質(zhì)量為太陽(yáng)千萬(wàn)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(xué)家對(duì)這些類(lèi)星體進(jìn)行多波段后隨觀(guān)測(cè)，進(jìn)一步揭示了它們令人咋舌的生長(zhǎng)環(huán)境。例如對(duì)類(lèi)星體 EUCL J125308.55+705432.3 的宿主星系所做研究表明，這個(gè)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(yáng)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(gè)“太陽(yáng)”。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(zhǎng)的呢？這是天體物理學(xué)中最迷人的話(huà)題之一。

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

研究人員認(rèn)為，過(guò)去在地面上看到的類(lèi)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(lèi)星體顯得比較“普通”，距離又遠(yuǎn)又不亮，這恰恰是更具價(jià)值的，因?yàn)樗鼈兒芸赡芨叽硇浴＿@是“歐幾里得”望遠(yuǎn)鏡理想的太空環(huán)境、優(yōu)秀的光學(xué)質(zhì)量和較高的巡天效率所體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)“歐幾里得”巡天計(jì)劃將覆蓋超過(guò)三分之一的天空，有望觀(guān)測(cè)數(shù)十億個(gè)星系，屆時(shí)還將發(fā)現(xiàn)更多遙遠(yuǎn)的類(lèi)星體，繪就宇宙的“青春紀(jì)念冊(cè)”。

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/