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突破!天文学家发现已知最古老超大黑洞,它诞生于131亿年前

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我们头顶的每一缕星光,都是穿越时空的信使,距离我们越远的天体,它发出的光在路上花费的时间就越长,我们看到的,便是它在宇宙更早期的模样。

而天文学家始终在追寻最遥远的那束光--类星体,因为它藏着宇宙诞生之初,第一代超大质量黑洞与星系形成的秘密。



寻找最早期的类星体,从来都不是件易事。

类星体是早期宇宙最明亮的灯塔:当星系中心的超大质量黑洞疯狂吞噬周围气体时,物质会在黑洞外围的吸积盘中被剧烈压缩加热,爆发出足以盖过整个星系的强光。

但这类天体在宇宙中极其稀少,亮到可被观测的天体平均每一百平方度的天区里可能才藏着一个;再加上宇宙膨胀会把它们的光拉伸到红外波段,地面观测不仅会受大气辉光的严重干扰,就连常用的硅基感光器件也会在这个波段基本失去感光能力。

正因如此,过去二十多年的搜寻,总共只找到了9个红移大于7的类星体——对应的是宇宙诞生不到8亿年的时期。

而欧洲空间局的欧几里得太空望远镜,则彻底改写了这个局面。

它搭载的近红外设备避开了地球大气的干扰,能以极高的效率开展大天区深度巡天。

在任务启动后的前18个月里,它已经扫描了约3000平方度的天空,差不多是整个天球的7%。

研究团队结合机器学习算法、概率统计模型与光谱模板拟合等多种方法,从海量天体中交叉筛选出高红移类星体候选体,再通过凯克望远镜、麦哲伦望远镜与大双筒望远镜等地面大口径设备进行光谱确认,最终一次性发现了31个全新的高红移类星体,红移范围覆盖6.6到7.8。



这批发现最重磅的突破,是直接将已知最遥远类星体的纪录大幅推远。

相关研究于2026年7月6日发表在《天文学与天体物理学》上。



在31个新天体中,有12个的红移达到或超过7,让人类拥有的红移≥7类星体样本直接翻了一倍还多。

其中编号为EUCL J172902.75+641018.1的类星体,红移高达7.77——这意味着它的光在宇宙中穿行了约131亿年才抵达地球,我们看到的,是宇宙诞生仅6.6亿年时的模样。



那时的宇宙还处在婴儿阶段,年龄只有今天的不到5%,但它却已经存在能够持续发出强光的超大质量黑洞。

紧随其后的还有红移7.69和7.61的两个类星体,同样刷新了人类的观测边界。

此外,研究团队还在这批类星体中找到了两个拥有射电对应体的目标,它们是目前已知红移6.5以上最明亮的射电类星体之一,说明早期宇宙中的部分黑洞就已经能产生强劲的喷流,为研究早期黑洞的活动模式补充了新线索。



更让天文学家兴奋的是,这批新发现首次系统触及了高红移类星体的暗弱端。

过去找到的高红移类星体,都是同类中最明亮的,它们就像冰山露出海面的一角,无法代表整个族群的真实面貌。

而欧几里得凭借更深的观测能力,发现了一大批亮度更低的类星体,其中红移7.5附近的暗弱类星体,紫外光度只有此前已知同红移类星体的约十分之一,填补了类星体亮度分布上的关键空白。

这些暗弱类星体有着不可替代的科学价值。

此前我们对早期黑洞的认知,几乎都来自最明亮的那批类星体,但它们可能只是黑洞族群中的特殊情况,其快速增长或许并不具备普遍性。

如今样本量翻倍,还覆盖了更宽的亮度范围,天文学家终于能从研究个别特例转向统计整体规律,更准确地还原早期宇宙中黑洞的生长节奏。

与此同时,暗弱类星体周围的电离范围更小,周边环境更接近宇宙原本的中性状态,反而更适合用来探测宇宙再电离时期的中性氢分布——它们就像精度更高的探照灯,能照清宇宙从黑暗走向光明的过程细节。



这批发现也让早期黑洞快速成长的谜题变得更具张力。

按照现有的黑洞生长理论,哪怕黑洞以最高效率持续吞噬物质,要在短短几亿年里成长为上千万乃至上亿倍太阳质量的超大质量黑洞,也需要极为苛刻的条件。

天文学家提出过多种猜想:或许宇宙中最初形成的黑洞种子本身体量就很大,并非来自普通恒星死亡;或许早期宇宙的气体密度远高于今天,为黑洞提供了充足的食物;又或许黑洞与星系的协同演化,启动得比我们预想的早得多。

如今更大、更完整的类星体样本,为检验这些猜想提供了实实在在的观测依据。

这还仅仅是欧几里得任务的开端。

按照计划,它会在六年任务期内完成14000平方度的巡天,覆盖范围是本次成果的四倍多。

研究团队预测,整个任务有望发现上百个红移7到7.5的类星体,还有约25个红移超过7.5的天体,甚至有望找到红移突破8的目标。

这些来自宇宙黎明的光点,会一步步推开宇宙早期研究的大门,让我们最终看清第一代黑洞诞生、第一批星系成长的完整故事。

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