2026年的一天,荷兰莱顿大学的天体物理学家杨大明正对着欧几里得空间望远镜传回的数据出神。屏幕上,一个微弱但亮度异常的光点引起了他的警觉——它的光谱红移值高得离谱,这意味着它可能来自宇宙的极早期。杨大明立刻意识到,这可能是一个新的最远类星体记录。随后,他的团队从这批巡天数据中一口气找出了31个类似的远古光源。人类对宇宙黎明的认知,就此翻开了新的一页。
类星体,天文学中真正的“巨兽”。它们不是恒星,而是遥远星系核心正在疯吞物质的超大质量黑洞。当大量气体和尘埃旋转着落入黑洞时,会释放出难以想象的能量,亮度常常超过整个星系所有恒星的总和,成为宇宙中最耀眼的天体之一。说人话就是:一个类星体,就是一个暴饮暴食的黑洞,因为吃得太猛,把自己“点”成了一支能照穿百亿光年黑暗的手电筒。
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杨大明和同事在欧几里得望远镜数据里发现的这31个类星体,全部诞生于宇宙年龄还不到8亿年的时候。其中编号为EUCL J172902.75+641018.1的一个,红移值高达7.77,对应的宇宙年龄仅约6.7亿年——这比此前已知的任何类星体都要古老,一举刷新了“最远类星体”的纪录。另一个EUCL J125308.55+705432.3也不遑多让,红移7.69,同样来自宇宙的婴儿时代。这两个类星体的光在宇宙中旅行了超过130亿年,才落入欧几里得的镜面。我们今天看到的,是它们130亿年前的模样。
“这些早期类星体可以追溯到宇宙的婴儿期,”杨大明说,“通过发现并研究它们,我们可以更好地理解这些庞然大物是如何在那么短的时间里形成并急速成长的——而这正是天体物理学最大的谜团之一。”在此之前,天文学家在红移7以上的极早期宇宙中,总共也只找到过寥寥十几个类星体。杨大明打了一个比方:“我们以前知道的那些最早期类星体,只不过是冰山露出水面的尖顶,它们是格外明亮、稀少的异类,也最容易发现。我们一直没能找到足够多的样本,去把它们作为一个群体来好好研究。”
这种样本匮乏的局面,被欧几里得望远镜彻底改变了。论文合作者、欧洲空间局研究员安东尼奥·拉马卡指出:“这项发现把我们所知的这类极古老类星体的数量一下子增加了一倍多。要知道,天文学家花费十多年才在红移7以上发现了头十来个类星体,而欧几里得仅仅用了一年就找到了更多。”他说,欧几里得团队第一次真正完成了对宇宙黎明期类星体的“普查”,捕捉到的已不仅仅是那些最亮的异常体,还包括了当时大多数的类星体群体。
欧几里得太空望远镜之所以能办到,和它的设计使命密不可分。这台望远镜旨在以极宽的视场和极高的灵敏度,对宇宙进行大范围巡天,绘制数十亿星系的三维分布,用以揭示暗能量和暗物质的本质。而它对暗弱天体出色的探测能力,恰好成为了搜寻最遥远类星体的利器。那些躲藏在百亿光年之外、亮度极低却携带着黑洞早期生长线索的类星体,以往很容易被漏掉,现在却有可能被成批地揪出来。
那么,一下子找到这么多早期类星体,对我们意味着什么?首先,类星体是研究早期宇宙的天然灯塔。它们的光谱里嵌着沿途气体云留下的“指纹”,可以告诉我们早期宇宙的化学成分和电离状态。但更核心的谜题,始终是黑洞的生长速度。在宇宙大爆炸后仅6亿多年,这些黑洞就已经长到了太阳质量的数十亿倍。按照目前对黑洞吞噬物质速率的理解,要在这么短的时间内长到这么大,几乎是不可能的任务。它们要么拥有某种特殊的成长机制,要么“种子”黑洞本身的质量就非常大。杨大明团队发现的大量样本,将首次让天文学家有机会系统比较这些早期黑洞的性质,看它们是遵循着某种共同规律,还是各自有着截然不同的身世。
拉马卡说:“这是朝更基础层面理解这些迷人天体迈出的一大步。”有了“普查”数据,科学家不仅可以研究那几个最亮的特例,还能统计不同质量、不同亮度的类星体在宇宙早期的分布频率。这就像研究一片森林,以前只看得见几棵参天大树,现在连灌木和树苗都开始数得清了,森林的全貌才逐渐变得完整起来。
当然,悬而未决的问题依然不少。比如,这些最古老的类星体周围,是否已经聚集起了成熟的星系?黑洞的剧烈活动是在抑制还是触发周围恒星的诞生?最根本的是,第一代“种子”黑洞究竟是如何出现的——是早期巨大的气体云直接坍缩而成,还是由最早一批恒星死亡后留下的残骸并合而成?欧几里得接下来的深度巡天,以及未来其他望远镜的接力观测,或许能给出更清晰的线索。但至少现在,我们有了一个足够大的样本库,可以从统计上测试各种理论。宇宙那最初的几亿年,正从“只看树木”进入到“能见森林”的阶段。
这项发现已于本周发表在《天文学与天体物理学》期刊上。当我们回望130亿年前,宇宙还只是一锅滚烫、混沌的原初汤,第一批星系才开始凝聚,而就在这最早的几亿年里,竟然已经有巨兽黑洞点亮了宇宙的一角。那一缕微弱的光,穿过不断膨胀的时空抵达我们,恰好被欧几里得望远镜捕获,让我们得以一窥那个遥远的黎明。宇宙的童年故事,正随着这些古老的光点,一块一块地被拼接起来。
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