类星体是宇宙中最明亮、最强大的天体之一。它们由在星系中心消耗周围物质的超大质量黑洞提供能量，产生如此巨大的能量，以至于可以在数十亿光年之外被观察到。现在，一个国际研究团队识别出了31个古老的类星体，包括两个已知的最早例子。这些非凡的天体在宇宙仅有大约6.7亿年时，就已经散发出大约一万亿个太阳的光辉。这一发现发表在《天文学与天体物理学》上，提供了对宇宙历史早期章节的前所未有的洞察。“这些天体为我们理解超大质量黑洞如何形成提供了最佳线索，”共同作者、加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校和莱顿大学的物理学教授乔瑟夫·亨纳维说道。“这些怪物——质量是我们太阳的数十亿倍——在宇宙还处于婴儿期时就已经存在了。我们尚未很好理解它们为何能如此迅速地增长到如此巨大的规模。” 古老类星体为何如此难以发现几十年来，天文学家一直在寻找宇宙中最早的类星体，因为它们保存了关于第一批星系和超大质量黑洞如何形成的有价值信息。然而，找到它们极为具有挑战性。形成于大爆炸后约7.7亿年之内的类星体极其罕见，因为当时只有少数星系足够庞大以容纳它们。它们微弱的光芒也很容易与我们自身星系中距离更近的恒星的光芒混淆。另一个障碍来自宇宙的扩张。随着空间在数十亿年的时间里膨胀，这些遥远类星体的光线从紫外线转变为接近红外线。地球的大气层在这些波长下自然发光，使得地面望远镜更难以探测到这些微弱的天体。天文学家利用这种被称为红移的效应来估计物体的距离和年龄。红移越大，物体看起来就越遥远，出现在宇宙历史的早期。“红移为7时，我们回到了宇宙仅有7.5亿年时，只有当前年龄的不到6%，”亨纳维说道。“这两种因素使得在这样的距离下寻找类星体变得极其困难，”首席作者、莱顿大学亨纳维小组的博士生杨达明说道。“对于每一个这样的类星体，我们的银河系和附近星系中有成千上万颗看起来几乎相同的恒星在成像调查中会搅扰它们。而且由于它们的光在如此遥远的距离上被拉伸到了红外线，我们需要一个既能够捕捉这些稀有天体的广阔调查，又足够深以探测到它们微弱光芒的调查。” 鉴于这些限制，从地球表面进行搜索几乎是不可能的。从太空观察提供了更清晰的视野。 欧几里得太空望远镜发现31个古老类星体 欧洲航天局于2023年发射了欧几里得太空望远镜，旨在研究这一关键时代的宇宙。欧几里得位于地球的大气层之上，避免了限制地面观察的红外光，同时在巨大的天空区域内进行了显著深度的调查。通过欧几里得宽广调查的数据，研究人员识别出了来自早期宇宙的31个前所未有的新类星体。一旦完成，这项调查将绘制出超过三分之一天空的地图。这些新发现的类星体来自宇宙仅约5%当前年龄的时期。到目前为止，天文学家大多数只探测到最明亮和最稀有的古老类星体，留下的样本太少，以至于无法整体研究早期类星体的种群。“欧几里得是一个真正的游戏规则改变者，”杨达明说道。“在此之前，我们只能找到少数亮度极高的古老类星体，但欧几里得让我们能够在广袤的天空区域中更高效地搜索以捕捉到更微弱的光线。它是类星体狩猎的独特工具。” 观察宇宙的头十亿年 研究人员最近详细研究了新收集的第二古老类星体。他们发现它位于一个多尘、富含气体的星系中，该星系正在经历强烈的恒星形成爆发，为最早的超大质量黑洞的生长环境提供了新线索。这些新发现的类星体来自一个重要的时期，称为再电离时代，当时第一批恒星和星系通过电离曾充满空气的中性氢气，转变了早期宇宙。这个时代塑造了随后的宇宙演化。在这31个新发现的类星体中，有14个的红移为7或更大。两个最古老的类星体的红移分别为7.69和7.77，使它们成为有记录以来发现的最早的类星体。它们距离我们超过130亿光年，正是它们在宇宙的首670百万年里的存在状态。它们也超越了亨纳维研究小组之前建立的记录。