天文学家借助韦伯太空望远镜探测到宇宙早期类星体的宿主星系

天文学家借助韦伯太空望远镜探测到宇宙早期类星体的宿主星系最近发表在《自然》（Nature）杂志上的一项研究表明，黑洞的质量接近太阳质量的十亿倍，而宿主星系的质量几乎是太阳质量的一百倍，这一比例与近代宇宙中发现的情况相似。斯巴鲁望远镜和JWST的强大组合为研究遥远的宇宙铺平了一条新的道路。遥远宇宙中存在如此巨大的黑洞，给天体物理学家带来了更多的问题，而不是答案。宇宙如此年轻，这些黑洞怎么可能长得如此巨大？更令人费解的是，对本地宇宙的观测表明，超大质量黑洞的质量与它们所在的更大的星系之间存在着明显的关系。星系和黑洞的大小完全不同，那么是黑洞先出现还是星系先出现呢？这是一个宇宙尺度上的"先有鸡还是先有蛋"的问题。JWSTNIRCam3.6μm拍摄的HSCJ2236+0032图像。放大图像、类星体图像以及减去类星体光线后的宿主星系图像（从左到右）。每幅图像中都标明了以光年为单位的图像比例。图片来源：Ding,Onoue,Silverman,etal.由卡夫利宇宙物理与数学研究所（KavliIPMU）项目研究员丁旭恒和约翰-西尔弗曼教授，以及北京大学卡夫利天文与天体物理研究所（PKU-KIAA）卡夫利天体物理学研究员小野上正夫萨领导的国际研究团队，已经开始利用2021年12月发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）来回答这个问题。研究宇宙早期宿主星系和黑洞之间的关系可以让科学家观察它们的形成过程，了解它们之间的关系。类星体很亮，而它们的宿主星系却很暗，这使得研究人员很难在类星体的强光下探测到星系的暗光，尤其是在很远的距离上。在JWST出现之前，哈勃太空望远镜能够探测到明亮类星体的宿主星系，当时宇宙的年龄还不到30亿年，但已经不再年轻了。美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜将其主镜完全展开，形成在太空中时的构型。图片来源：NASA/ChrisGunnJWST在红外波段的超高灵敏度和超清晰图像终于让研究人员能够将这些研究推向类星体和星系最初形成的时间。就在JWST开始正常运行几个月后，研究小组观测到了两颗类星体，分别是HSCJ2236+0032和HSCJ2255+0251，红移分别为6.40和6.34，当时宇宙的年龄大约为8.6亿年。这两颗类星体是在夏威夷毛纳凯亚山顶的8.2米苏巴鲁望远镜的深度巡天计划中发现的。这两颗类星体的光度相对较低，是测量宿主星系特性的主要目标，宿主星系的成功探测代表了迄今为止在类星体中探测到星光的最早时间。卡弗利IPMU项目研究员丁旭恒、约翰-西尔弗曼（JohnSilverman）教授和卡弗利天文学和天体物理学研究所（PKU-KIAA）卡弗利天体物理学研究员MasafusaOnoue（左起）。图片来源：卡弗里国际天文物理研究所、卡弗里国际天文物理研究所、MasafusaOnoue这两颗类星体的图像是用JWST的NIRCam仪器以3.56和1.50微米的红外波长拍摄的，在仔细建模并减去来自吸积黑洞的眩光后，宿主星系变得清晰可见。在JWST的近红外光谱仪为J2236+0032拍摄的光谱中也可以看到宿主星系的恒星特征，这进一步支持了宿主星系的探测。对宿主星系光度的分析发现，这两个类星体宿主星系的质量很大，分别是太阳质量的1300亿倍和340亿倍。通过近红外光谱仪光谱对类星体附近湍流气体速度的测量表明，为类星体提供能量的黑洞质量也很大，分别是太阳质量的14亿倍和2亿倍。黑洞质量与宿主星系质量之比类似于近期星系的质量，这表明黑洞与其宿主星系之间的关系在宇宙大爆炸后8.6亿年就已经存在了。丁、西尔弗曼、奥努埃和他们的同事将利用计划中的第一周期JWST观测，用更大的样本继续这项研究，这将进一步制约黑洞及其宿主星系共同演化的模型。研究小组最近得知，他们已经获得了JWST在下一个周期的额外时间来研究黑洞及其宿主星系。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381743.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381743.htm

天文学家解决困扰人们60年的类星体之谜

天文学家解决困扰人们60年的类星体之谜科学家们已经揭开了类星体--宇宙中最明亮、最强大的天体--的最大谜团之一，发现它们是由星系碰撞引发的：类星体在60年前首次被发现，其亮度相当于一万亿颗恒星挤在太阳系大小的空间里，但直到现在，什么能引发如此强大的活动仍然是个谜。通过观察48个拥有类星体的星系，并将它们与100多个非类星体的星系进行比较，科学家们发现，这种现象是由星系碰撞引发的。当两个星系相撞时，引力将大量的气体推向碰撞产生的残余星系系统中心的超大质量黑洞--就在气体被黑洞吞噬之前，它以辐射的形式释放出巨大的能量，从而产生了类星体。银河系在大约50亿年后与仙女座星系相撞时，可能会经历自己的类星体。当研究人员使用拉帕尔马的艾萨克-牛顿望远镜进行深度成像观测时，发现了这些碰撞，在星系的外部区域存在着扭曲的结构，这些结构是类星体的家园。大多数星系在其中心都有超大质量黑洞。它们也包含大量的气体--但大多数时候，这些气体在距离星系中心很远的地方运行，不在黑洞的范围内。星系之间的碰撞将气体推向星系中心的黑洞；就在气体被黑洞吞噬之前，它以辐射的形式释放出巨大的能量，从而产生了类星体特有的光辉。类星体的点燃会对整个星系产生巨大的影响--它可以将其余的气体赶出星系，这使得星系在未来的几十亿年里都无法形成新的恒星。这是第一次以如此高的灵敏度对这种规模的类星体样本进行成像。通过比较对48个类星体及其宿主星系的观测和100多个非类星体星系的图像，研究人员得出结论，宿主类星体的星系与其他星系相互作用或碰撞的可能性大约是三倍。这项研究为我们了解这些强大的天体是如何被触发和推动的提供了一个重要的步骤。谢菲尔德大学物理和天文学系的CliveTadhunter教授说："类星体是宇宙中最极端的现象之一，我们所看到的可能代表了我们自己的银河系在大约50亿年后与仙女座星系碰撞时的未来。观察这些事件并最终了解它们发生的原因是令人兴奋的--但值得庆幸的是，在相当长的一段时间内，地球不会接近这些世界末日事件之一。"类星体对天体物理学家来说很重要，因为由于它们的亮度，它们在很远的距离上就很突出，因此作为宇宙历史上最早的时代的灯塔。赫特福德大学的博士后研究员乔尼-皮尔斯博士解释说："这是一个全世界的科学家都热衷于了解的领域--美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的主要科学动机之一就是研究宇宙中最早的星系，而韦伯甚至能够探测到最遥远的类星体发出的光，这些光是在近130亿年前发出的。类星体在我们了解宇宙的历史方面起着关键作用，也可能是银河系的未来"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356819.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1356819.htm

天文学家发现最亮的类星体J059-4351 由每天吞噬一个太阳的超大质量黑洞驱动

天文学家发现最亮的类星体J059-4351由每天吞噬一个太阳的超大质量黑洞驱动这幅艺术家印象图显示的是破纪录的类星体J059-4351，它是一个遥远星系的明亮核心，由一个超大质量黑洞驱动。通过使用欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜（VLT），我们发现这个类星体是迄今为止已知的宇宙中最亮的天体。从这里可以看到，这个超大质量黑洞正在吸积周围的物质，它的质量是太阳的170亿倍，并且每天以相当于一个太阳的速度在增长，这使它成为有史以来已知的增长速度最快的黑洞。图片来源：ESO/M.科恩梅瑟类星体是遥远星系的明亮核心，由超大质量黑洞驱动。这颗破纪录的类星体中的黑洞质量每天以相当于一个太阳的速度增长，是迄今为止增长速度最快的黑洞。类星体的黑洞从周围环境中收集物质，这个过程能量巨大，会发出大量的光。因此，类星体是我们天空中最亮的一些天体，也就是说，从地球上甚至可以看到遥远的类星体。一般来说，最亮的类星体代表着增长最快的超大质量黑洞。天文学家已经确定了迄今观测到的最亮类星体的特征，它是由增长最快的黑洞驱动的。这个黑洞的质量每天以相当于一个太阳的速度增长。被拉向这个黑洞的物质形成了一个直径为7光年的圆盘--大约是太阳到海王星轨道距离的15000倍。资料来源：欧洲南方天文台"我们发现了迄今所知增长最快的黑洞。它的质量为170亿个太阳，每天吃掉一个以上的太阳。"澳大利亚国立大学（ANU）天文学家、今天发表在《自然-天文学》上的这项研究的第一作者克里斯蒂安-沃尔夫（ChristianWolf）说："这使它成为已知宇宙中最亮的天体。这颗类星体被称为J0529-4351，距离地球非常遥远，它的光需要120多亿年才能到达我们这里。"J0529-4351发出的能量是太阳的500万亿倍。"所有这些光都来自一个直径达7光年的热吸积盘--这一定是宇宙中最大的吸积盘，"ANU博士生兼合著者塞缪尔-赖（SamuelLai）说。7光年大约是太阳到海王星轨道距离的15000倍。这张图片显示了破纪录的类星体J0529-4351所在的天空区域。通过使用欧洲南方天文台（ESO）位于智利的甚大望远镜（VLT），我们发现这颗类星体是迄今为止已知的宇宙中最亮的天体。这张照片是根据数字化巡天2的部分图像制作的，插图显示了暗能量巡天图像中类星体的位置。图片来源：ESO/数字化巡天2/暗能量巡天而且，令人惊讶的是，这个破纪录的类星体竟然隐藏在众目睽睽之下。"直到今天，它仍然不为人知，而我们之前已经知道了多余一百万个不那么令人印象深刻的类星体。"合著者、澳大利亚国立大学天文学家克里斯托弗-昂肯（ChristopherOnken）说。这个天体早在1980年就出现在ESO施密特南天巡天的图像中，但直到几十年后才被确认为类星体。寻找类星体需要从大面积天空中获取精确的观测数据。由此产生的数据集非常庞大，研究人员通常使用机器学习模型来分析这些数据集，并将类星体与其他天体区分开来。然而，这些模型是在现有数据的基础上训练出来的，这就把潜在的候选天体限制在了与已知天体相似的天体上。如果一个新的类星体比之前观测到的任何其他类星体都更亮，程序可能会拒绝它，而将其归类为距离地球不太遥远的恒星。这幅艺术家印象图显示的是类星体J0529-4351，它是一个遥远星系的明亮核心，由一个超大质量黑洞驱动。图片来源：ESO/M.Kornmesser此前来自欧洲航天局盖亚卫星的数据进行的自动分析认为J0529-4351太亮，不可能是类星体，而认为它是一颗恒星。去年，研究人员利用澳大利亚赛丁泉天文台（SidingSpringObservatory）的ANU2.3米望远镜进行观测，确定它是一颗遥远的类星体。然而，要发现它是迄今观测到的最亮的类星体，需要更大的望远镜和更精确的仪器进行测量。位于智利阿塔卡马沙漠的欧洲南方天文台VLT上的X-shooter摄谱仪提供了至关重要的数据。这个迄今为止观测到的增长最快的黑洞也将成为欧洲南方天文台VLT干涉仪（VLTI）GRAVITY+升级的完美目标，该干涉仪旨在精确测量黑洞的质量，包括那些远离地球的黑洞。此外，欧洲南方天文台正在智利阿塔卡马沙漠建造的39米望远镜--极大型望远镜（ELT），将使识别和描述这类难以捉摸的天体变得更加可行。这段视频将带领我们从银河系远眺天空，来到类星体J0529-4351，这是一个遥远星系的明亮核心，位于Pictor星座方向。视频的最后是艺术家对这个破纪录天体的印象；其他所有画面都是真实的天文图像。图片来源：ESO/N.Risinger(skysurvey.org)/DigitizedSkySurvey2/DarkEnergySurvey/M.Kornmesser.音乐：AstralElectronicAstralElectronic寻找和研究遥远的超大质量黑洞可以揭示早期宇宙的一些奥秘，包括它们及其宿主星系是如何形成和演化的。但这并不是沃尔夫寻找它们的唯一原因。他说："就我个人而言，我只是喜欢追逐的感觉。每天有几分钟的时间，我都会感觉自己又回到了孩提时代，玩着寻宝游戏，现在我把我从那时起学到的一切都带到了桌面上。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419349.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419349.htm

天文学家发现罕见的类星体对 正处于碰撞的边缘

天文学家发现罕见的类星体对正处于碰撞的边缘研究人员使用一套空间和地面望远镜，包括夏威夷的两个Maunakea天文台--W.M.Keck天文台和GeminiNorth--发现这对黑洞嵌在两个星系中，这两个星系在宇宙发展仅仅30亿年的时候合并了。这项研究由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校领导，发表在2023年4月5日的《自然》杂志上。找到这样一个系统是很困难的，因为当两个黑洞如此接近时，要单独区分它们是个挑战。但是在这个被称为J0749+2255的特殊系统中，两个黑洞都在疯狂进食，吞噬气体和尘埃，这些气体和尘埃在如此高的温度下被加热，这对黑洞产生了一个巨大的烟花表演。这种活动被称为类星体，这是一种当黑洞在大吃大喝时在整个电磁波谱中发射出大量光线的现象。J0749+2255是非常不寻常的，因为该系统有不是一个，而是两个同时活动的类星体，而且距离足够近，最终会合并。"在宇宙的这个早期阶段，我们并没有看到很多双类星体。这就是为什么这一发现如此令人兴奋，"这项研究的主要作者、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究生Yu-ChingChen说。哈勃太空望远镜拍摄的一对类星体的照片，这些类星体在宇宙只有30亿年的时候就已经存在。它们被嵌入到一对碰撞的星系中。这些类星体之间的距离还不到一个星系的大小。类星体由贪婪的超大质量黑洞提供动力，当它们吞噬气体、尘埃和在其引力范围内的任何其他东西时，它们会爆发出凶猛的能量喷泉。这些黑洞最终将合并。资料来源：美国宇航局、欧空局、陈玉清（UIUC）、黄翔志（IAS）、纳迪亚-扎卡姆斯卡（JHU）、沈悦（UIUC）。欧空局（EuropeanSpaceAgency）的盖亚（Gaia）空间观测站首先探测到了这个双类星体，捕捉到的图像表明在年轻的宇宙中有两个紧密排列的光信标。陈和他的团队随后使用美国宇航局的哈勃太空望远镜来验证这些光点实际上来自一对超大质量黑洞。随后进行了多波长观测；利用凯克天文台的第二代近红外相机（NIRC2）与其自适应光学系统配对，以及美国宇航局钱德拉X射线天文台的双子座北区和新墨西哥州的甚大阵射电望远镜网络，研究人员确认了双类星体不是由引力透镜产生的同一个类星体的两个图像。"确认过程并不容易，我们需要一个涵盖从X射线到射电光谱的望远镜阵列，以最终确认这个系统确实是一对类星体，而不是，比如说，两个引力透镜类星体的图像，"共同作者、伊利诺伊大学的天文学家YueShen说。由于望远镜窥视的是遥远的过去，这种双类星体已经不存在了。在中间的100亿年里，它们的宿主星系很可能已经沉淀为一个巨大的椭圆星系，就像今天在本地宇宙中看到的那些。而这些类星体已经合并成了一个巨大的、位于其中心的超大质量黑洞。附近的巨型椭圆星系M87有一个巨大的黑洞，重量是我们太阳质量的65亿倍。也许这个黑洞是在过去几十亿年里从一个或多个星系的合并中成长起来的。越来越多的证据表明，大型星系是通过合并建立起来的。较小的系统聚集在一起，形成更大的系统和越来越大的结构。在这个过程中，应该有成对的超大质量黑洞在合并的星系中形成。了解黑洞的祖先群体将最终告诉我们早期宇宙中超大质量黑洞的出现，以及这些合并可能有多频繁。"我们开始揭开早期二元类星体群体的这个冰山一角，"共同作者、伊利诺伊大学香槟分校的刘昕说。"这就是这项研究的独特之处。它实际上是在告诉我们这个群体的存在，而且现在我们有一种方法来识别相隔不到一个星系大小的双类星体。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1354521.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1354521.htm

钱德拉望远镜观测发现类星体对其周围环境影响不及预期

钱德拉望远镜观测发现类星体对其周围环境影响不及预期这些图像的中心是类星体H1821+643，这是一个快速增长的超大质量黑洞，天文学家们发现，尽管它产生了强烈的辐射，并在甚大阵列的射电数据中看到了粒子喷流，但它的表现并不尽如人意。资料来源：X射线：NASA/CXC/Univ.ofNottingham/H.Russelletal：NSF/NRAO/VLA；图像处理：NASA/CXC/SAO/N.Wolk这颗类星体被称为H1821+643，距离地球约34亿光年。类星体是一类罕见而极端的超大质量黑洞，它们疯狂地向内拉扯物质，产生强烈的辐射，有时还会产生强大的喷流。H1821+643是星系团中距离地球最近的类星体。类星体对周围环境的影响类星体与星系团中心的其他超大质量黑洞不同，它们能以更高的速度吸入更多的物质。天文学家发现，以中等速度生长的非类星体黑洞通过阻止银河系间炽热气体过度冷却来影响周围环境。这就调节了黑洞周围恒星的生长。然而，类星体的影响却不那么为人所知。这项关于H1821+643的新研究表明，类星体尽管如此活跃，但在推动其宿主星系和星团命运方面的作用可能没有一些科学家想象的那么重要。详细研究揭示惊人发现为了得出这一结论，研究小组利用钱德拉望远镜对H1821+643及其宿主星系所笼罩的高温气体进行了研究。然而，来自类星体的明亮X射线使得研究来自高温气体的较弱X射线变得十分困难。研究人员小心翼翼地移除了X射线眩光，以揭示黑洞的影响，这反映在新的合成图像中，显示了类星体周围星团中高温气体发出的X射线。这让他们看到类星体实际上对其周围环境几乎没有影响。研究小组利用钱德拉望远镜发现，银河系中心黑洞附近的气体密度比距离黑洞较远的区域要高得多，气体温度也低得多。科学家们预计，当几乎没有能量输入（通常来自黑洞的爆发）来阻止高温气体冷却并流向星系团中心时，高温气体就会有这样的表现。描述这些结果的论文已被《皇家天文学会月刊》接受，并可在线查阅。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425711.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425711.htm

詹姆斯-韦伯首次发现来自古代类星体的星光

詹姆斯-韦伯首次发现来自古代类星体的星光他们观察到的这两个星系是在我们的宇宙还不到10亿年的时候看到的。我们的宇宙现在估计大约有138亿年的历史，这使得这些星系成为我们迄今为止所观察到的最古老的星系之一。据报道，天文学家说，来自这些星系的光需要129亿和128亿年才能到达地球。詹姆斯-韦伯太空望远镜观察到的类星体HSCJ2236+0032。图片来源：Ding,Onoue,Silverman,etal.)对这些古老类星体的观测显示，这些星系的质量是太阳的1300亿到300亿倍，而这些星系中的黑洞的质量是14亿太阳质量和2亿太阳质量。这些信息不仅对这些早期星系具有启发性，而且还表明这些早期星系及其黑洞的质量与我们在观察更近期的星系时所看到的相似。我们认为类星体是我们宇宙中最极端的天体之一，这是有原因的。这些实体由超大质量黑洞提供动力，周围是尘埃和气体，其中大部分被吸附到它们所在的星系中心的黑洞上。类星体因其明亮的光线而特别出名，虽然所有的星系都有超大质量黑洞，但并非所有这些黑洞都成为类星体。虽然天文学家认为这些超大质量黑洞的质量在某种程度上与一连串的星系合并有关，这些星系合并为中心的黑洞提供了能量，从而产生了驱动类星体所需的强大实体，但类星体的成因仍然是一个谜。这个新发现帮助我们看到这些古老的类星体可以在多远的地方被发现，尽管如此，这对那些试图揭开早期宇宙之谜的人来说是令人兴奋的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368413.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368413.htm