韦布望远镜首次观测到宇宙最遥远星系内恒星发出的光

韦布对极端遥远类星体宿主星系恒星进行观测。

年轻的类星体想象图。ESO / M. Kornmesser

天文学家至今未能探明宇宙中的超大质量黑洞是如何在宇宙大爆炸后快速形成的，部分原因在于一直以来人们无法获得红移值大于2（距离地球103.24亿光年以上）星系内恒星的数据。

而最近，一个包括中国天文学家在内的国际科研团队，首次使用韦布望远镜，成功地对一个红移值大于6（距离地球127.16亿光年）的类星体进行了内部恒星观测。观测结果有助于天文学家对早期类星体的演化进程进行评估——早期类星体是宇宙中首批超大质量黑洞形成和演化的主导者。

一直以来，针对高红移值星系的观测受限于数据质量，天文学家无法获得高质量的“点差函数（PSF）”。“点差函数”反映的是光学系统对遥远点光源进行聚焦和获取高分辨率图像的能力。

遥远的类星体看起来只是一个如同恒星的亮点，但实际上这些光却是从星系中心超大质量黑洞的周边产生的。要将类星体的宿主星系，与其中心的强光源分离开来，就需要高质量的“点差函数”。而“点差函数”的信息，通常来自星系中的恒星。

研究人员选择了两个相对较容易解析的低光度类星体：J2255+0251和J2236+0032，它们的红移值分别是6.34和6.40.到达地球的光从这两个星系出发时，它们和地球的距离大约为134亿和136亿光年。而今天，它们已经分别退行到了距离地球大约249亿和251亿光年远处。

为了对这两个星系中的恒星进行研究，研究人员使用了韦布望远镜的近红外数据。他们进行了建模，并隐去了类星体中心的眩光，然后将观测结果与同类高红移类星体宿主星系的模拟数据进行了比较。

研究人员发现，这些类星体及其中心超大质量黑洞拥有一些有趣的特征，而这些特征正是它们和其他早期星系的不同之处。

研究结果显示这两个类星体的宿主星系的质量很大，但很紧凑。它们的中心点与类星体所在的位置有偏差——可能因为那里有不规整的尘埃，或它们的超大质量黑洞尚未进入引力井中心。这样的偏差也有可能是潮汐效应所导致的。潮汐效应通常是星系之间相互影响，或低温气体团块化吸积的结果。

研究人员认为此研究的意义在于它彰显了利用韦布望远镜对红移值大于6的星系进行研究的可能。这样的类星体既能够让我们了解类星体宿主星系恒星质量与其中心超大质量黑洞质量间的关系，也能够让我们洞察星系与其中心超大质量黑洞协同演化的机制，以及超大质量黑洞在早期宇宙中的起源。

参考
First detections of stellar light from quasar host galaxies at z > 6
https://arxiv.org/pdf/2211.14329.pdf