光明日?qǐng)?bào)北京電（記者晉浩天）詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡最新觀測(cè)數(shù)據(jù)首次揭示宇宙大爆炸早期兩顆快速增長的超大質(zhì)量黑洞（類星體）所在寄主星系的星光。北京大學(xué)天文學(xué)家聯(lián)合領(lǐng)導(dǎo)國際研究團(tuán)隊(duì)以《探測(cè)宇宙初期紅移超過6的類星體寄主星系的星光》為題，于日前在《自然》雜志發(fā)布一項(xiàng)新成果,，該研究表明這些超大黑洞的質(zhì)量接近太陽的十億倍,，而寄主星系的質(zhì)量幾乎是前者的上百倍,。該質(zhì)量關(guān)系與來自臨近星系的觀測(cè)結(jié)果一致。

在遙遠(yuǎn)的宇宙中存在著超大質(zhì)量黑洞，這一觀測(cè)結(jié)果非但沒有給天體物理學(xué)家提供揭秘宇宙的答案，反而引發(fā)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(shí)間內(nèi)增長到如此巨大的,？其次，更令人費(fèi)解的是,，近鄰星系觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,，超大黑洞與它們所在的寄主星系之間存在顯著的質(zhì)量相關(guān)性。然而星系和黑洞的尺寸差別很大,，兩者聯(lián)系是如何建立的？是黑洞先演化還是星系先演化,？這是一個(gè)宇宙尺度規(guī)模的“雞生蛋還是蛋生雞”問題,。

研究團(tuán)隊(duì)由此開始通過詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡探索這些問題,。該望遠(yuǎn)鏡于2021年12月發(fā)射，目的是觀察宇宙早期階段的寄主星系和黑洞,，從而進(jìn)一步探尋它們?nèi)绾涡纬刹⑾嗷ヂ?lián)系的,。在詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡投入使用之前，哈勃空間望遠(yuǎn)鏡最遠(yuǎn)觀測(cè)到來自100億年前的類星體寄主星系的星光,。值得注意的是,，當(dāng)前的理論模型預(yù)測(cè)宇宙目前的年齡在138億年左右。

詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡在紅外波段下的超強(qiáng)靈敏度和超清晰成像能力,，使研究人員能夠?qū)⑦@些研究追溯到類星體和星系首次形成的時(shí)期,。該望遠(yuǎn)鏡開展常規(guī)化運(yùn)行僅幾個(gè)月后，該研究團(tuán)隊(duì)觀測(cè)了兩顆類星體HSCJ2236+0032和HSCJ2255+0251,，它們發(fā)出的光經(jīng)過了130億年左右的時(shí)間到達(dá)地球——這也意味著,，“光”發(fā)生時(shí)，宇宙年齡大約在8.6億年,。

在精確圖形建模并摘除類星體的閃耀光線后,，寄主星系的圖像清晰可見。團(tuán)隊(duì)使用該望遠(yuǎn)鏡拍攝了光譜數(shù)據(jù),，并從中觀察到寄主星系中恒星的特征譜線,，進(jìn)一步支持了類星體中寄主星系的存在。該研究還打破了類星體寄主星系星光探測(cè)的最遠(yuǎn)紀(jì)錄,。通過對(duì)寄主星系光度的分析,，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)它們是非常龐大的星系，其恒星質(zhì)量分別是太陽質(zhì)量的1300億和340億倍,。通過測(cè)量類星體周圍湍流氣體的速度,，科學(xué)家推斷，驅(qū)動(dòng)類星體的黑洞同樣巨大,，它們的質(zhì)量分別是太陽的14億倍和2億倍,。“這些宇宙早期的黑洞與寄主星系的質(zhì)量關(guān)系和近鄰星系情況相似，這表明大爆炸后約8億年內(nèi)黑洞與寄主之間的質(zhì)量關(guān)系便已建立,。”團(tuán)隊(duì)成員丁旭恒說,。