WEBB将帮助我们研究类星体

（WEBB将依赖红外与高精度帮助我们看清130亿光年远和130亿年前类星体的质量与化学成分。使我们更清楚早期宇宙的形成。以验证或推翻宇宙大爆炸的理论！）

类星体和类星体周围星系的Webb模拟图像

遥远而活跃的超大质量黑洞是宇宙中最明亮的标志。被称为类星体的这些庞然大物被同样遥远的星系所包围。近几十年来，研究人员进行了一次宇宙寻宝活动，确定了过去三年中已知的三颗最遥远的类星体--每颗距离地球超过130亿光年。天文学家推测，超大质量黑洞及其伴随的星系可能需要数十亿年的时间才能形成。在宇宙的头7亿年里，这些类星体怎么可能变得如此巨大，拥有数十亿的太阳质量？一旦你能看到他们的强光，他们伴随的星系是什么样子？他们的“社区”是什么样子的？

这些都是亚利桑那大学的范晓辉和杨锦怡，以及德国海德堡马克斯普朗克天文研究所的爱德华多巴尼亚多，以及一个由国际天文学家组成的团队，他们将继续研究詹姆斯韦伯太空望远镜的观测结果。“这些都是非常有价值的东西，”范说。“我们组织这个项目是为了学习我们所能想到的一切，这样我们的团队和更大的天文团体就可以充分地探索这些类星体。”

韦伯对红外光的敏感度--包括只能从太空捕捉到的中红外波长--将使研究小组能够观察这些物体，这些物体的光已经传播了130亿年，其波长从紫外线和可见光延伸到红外光。Webb具有无与伦比的灵敏度和空间分辨率，这将揭示这些远距离物体的复杂结构。

研究小组计划从三个尺度上观察和分析这些数据：仔细观察类星体本身，在去除类星体光线后研究周围星系中的恒星，以及对位于附近的星系进行分类。“这些类星体是非常特殊的物体，”巴尼亚多斯解释道。“这就是为什么我们希望为Webb提供尽可能好的特征描述。”

早期宇宙中类星体的插图。研究人员将首次用詹姆斯·韦伯太空望远镜详细研究环绕三颗明亮类星体的星系。

提供：NASA、ESA、CSA、Joseph Olmsted(STScI)

“缩放”

范、杨和巴尼亚多没有浪费任何机会：他们将使用Webb上几乎所有可用的工具来观察这些类星体。首先，他们将细化每个超大质量黑洞质量的测量。“这些黑洞的存在对理论模型提出了挑战，”杨说。“我们希望对他们的群众进行更准确的测量，以便更好地了解他们是如何迅速形成和成长的。”

为了提高其他观测站现有测量的精度，他们将转向光谱-详细描述物体物理性质的数据，包括质量和化学成分，由Webb提供近红外光谱仪。这将使研究小组产生更精确的黑洞质量。

接下来，他们将专注于揭示类星体明亮光背后的星系。他们将用韦伯的照片对每一个目标进行非常深入、详细的拍摄近红外摄像机(NIRCAM)然后使用计算机模型从每个模型中去除类星体的光线。最后，经过处理的图像将让他们第一次看到来自主星系恒星的光。该小组还将获得韦伯的光谱中红外仪器。没有人能完全预测他们会学到什么。这些古老的星系更紧密吗？他们的恒星是否含有比氢和氦更多的物质？韦伯肯定会产生新的见解！

研究小组还将获得类星体和它们的主星系的光谱，以追踪气体在主星系中的运动情况，并确定活动的超大质量黑洞是否发出热风来加热星系的气体。虽然没人能看完反馈回路实时地(花费数百万年的时间！)，他们可以对NIRSpec目前的情况进行采样，并开始观察类星体与它们的主星系之间的联系。

他们还将“放大”以看到这些类星体附近的星系。韦伯的广阔的、高分辨率的观测将帮助研究小组通过使用韦伯的方法来描述附近的星系。近红外成像仪和无缝隙光谱仪(NIRISS)还有NIRCAM。

最后，研究人员还将对类星体周围的大规模环境--气体和尘埃的特征进行取样。宇宙在大爆炸之后的七亿或八亿年是什么样的？这段时期被称为再电离时代星系之间的气体很大程度上是不透明的。直到宇宙的第一个10亿年之后，气体才变得完全透明，使光更容易传播。这个团队将用NIRSpec来测量我们和类星体之间的一切。巴纳多斯解释说：“我们知道，当宇宙约有50%的中性时，这些类星体就存在了。”“这些目标代表了宇宙的一个重要时代--本质上是这一转变的顶峰。韦伯将对这段时期的发展提出新的限制。“

范、杨和巴尼亚多将通过向天文团体发布数据和工具来加速早期宇宙中类星体的全面研究，从而分享这一彻底观测计划的丰富之处。范说：“Webb将帮助我们在理解这些物体方面实现下一个量子飞跃。”

横幅图片：类星体和类星体周围星系的模拟Webb图像的插图。研究人员将用韦伯的近红外相机(NIRCAM)拍摄每个目标的图像，就像左边显示的模拟图像一样。接下来，他们将移除类星体的光，以揭示星系及其恒星，在右边模拟。

提供者：NASA，ESA，CSA，Joseph Olmsted(STScI)

克莱尔·布洛姆

太空望远镜科学研究所，马里兰州巴尔的摩

克里斯汀·普利安

太空望远镜科学研究所，马里兰州巴尔的摩

最后更新：2021年12月14日

编者：杰米·阿德金斯