自从它于 2021 年 12 月 25 日推出（不愧是圣诞礼物！）以来， 詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 拍摄了最清晰、最详细的宇宙图像，甚至超过了它的前身，令人尊敬的 哈勃太空望远镜！ 但特别令人兴奋的是我们可以期待的各种观测，JWST 将利用其先进的能力来解决一些最紧迫的宇宙学谜团。 例如，存在于宇宙最初十亿年的高红移超大质量黑洞 (SMBH) 或明亮发光的类星体所带来的问题。
迄今为止，天文学家无法确定 SMBHs 是怎样在大爆炸后这么短的时间内形成的。 部分问题在于，直到最近，宿主星系中的恒星 红移值 Z>2（103.24亿以内 光年）一直难以捉摸。 但是多亏了 JWST，一个国际天文学家团队最近在 Z>6 的类星体 （127.16 亿光年以内）首次出现。 他们的观察最终可以让天文学家评估早期类星体中控制第一个 SMBHs 形成和演化的过程。
该团队由来自日本、中国、欧洲、英国、美国、巴西、台湾和以色列的多个研究所、大学和天文台的天文学家组成。 著名机构包括 科维理学院， 这 马普研究所， 这 巴黎天体物理研究所 (IAP)，以及像 日本国立天文台 (NAOJ)， WM凯克天文台， 这 管家天文台， 这 莱顿天文台， 和别的。 他们的研究，“在 z>6 处首次检测到来自类星体宿主星系的恒星光”，正在审阅《自然》杂志的发表。
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在 JWST 之前，高红移星系的观测受到数据质量的限制，无法提供必要的高质量点扩散函数 (PSF)。 这描述了光学系统获得远距离点光源的高分辨率和聚焦图像的能力。 为了阐明新的观测结果，《今日宇宙》采访了项目负责人和主要作者 Xuheng Ding（Kavli PMU）以及共同作者 Masafusa Onoue（Kavli PMU/马克斯普朗克天文学研究所）和 John D. Silverman（Kavli PMU/大学）东京）。 正如他们通过电子邮件联系：
“基本上，要揭示类星体的宿主星系，需要进行类星体+宿主图像分解。 类星体是一个未解决的点源，可以用缩放的 PSF 来描述。 通常，PSF 的这些信息来自视野中的孤立恒星。
“此外，JWST 具有更高分辨率的数据，并且与 HST 相比可以观察到更红的波长，从而使这项研究能够对更高红移的样本进行研究。 这个项目的另一个优点是我们提出要观测低光度类星体，这使得类星体图像的减法更容易。”
他们为研究选择的类星体是 J2255+0251 和 J2236+0032，这是两个相对低光度的类星体，红移分别为 6.34 和 6.40。 这对应于大约 1343657 和 135.637 亿光年的距离（当我们看到的光离开这些物体时），或今天的 248.76 和 251.1 亿光年。 这些类星体最初是作为一项名为 低光度类星体的斯巴鲁 High-z 探索 （SHELLQs）。 本次巡天利用斯巴鲁望远镜的 HSC 仪器观测了大爆炸 10 亿年后存在的 162 个低光度类星体。
这些类星体现在是 JWST 计划后续观测的对象，以研究高红移星系并首次观测其盘中的恒星。 在他们的研究中，该团队检查了 JWST 获得的数据 近红外相机 (NIRCam)，然后建模并减去类星体本身的眩光。 然后，他们将他们的观察结果与高红移模拟类星体宿主的研究进行了比较。 该团队注意到这些类星体及其 SMBH 的一些有趣特征，这些特征使它们有别于其他早期星系。
“结果表明，这两个类星体的宿主星系巨大而紧凑，”丁和他的同事说。 “中心位置偏移类星体，可能是由于尘埃衰减不均匀，或者可能表明这些 SMBH 尚未处于引力势中心。”
这类似于最近对 Z>6 类星体宿主星系的观测，这些星系依赖于 阿塔卡马大型毫米-亚毫米阵列 （阿尔玛）。 这些观测还注意到早期类星体中心 SMBH 与周围星际气体、尘埃和恒星之间的偏移。 该团队还指出，这些偏移可能是由于潮汐力产生的不对称造成的，可能是由于星系相互作用或冷气体的块状增生。 该团队将根据 JWST 的数据在进一步的论文中检验这些假设 近红外光谱仪 (NIRSpec) 的 12 个早期类星体。 正如丁和他的同事所说：
“第一篇论文的重要性突出了 JWST 的巨大力量，并证明了在 z>6 处检测类星体宿主是可能的。 最终，我们的计划将建立第一个 z~6 类星体对宿主恒星质量和 SMBH 质量关系的测量，这将用于了解它们对星系及其中心 SMBH 的共同演化。 这些作品也将有助于了解早期宇宙中 SMBH 的起源。”
延伸阅读： arXiv
