科學家發現遙遠宇宙中發光本領最大的類星體

　　2月26日出版的Nature 雜志 (Nature 2015, 518, 512-515) 發表由北京大學教授吳學兵領導的、中國科學院云南天文臺助理研究員易衛敏（主要負責云南天文臺2.4米望遠鏡的觀測）等參加的國際合作團隊完成的一項關于早期宇宙的重要研究成果。該團隊在2014年元旦前后，使用云南天文臺的麗江2.4米光學望遠鏡觀測發現了遙遠宇宙中迄今為止光度（即發光本領）最大的類星體。該類星體距離地球128億光年（紅移為6.3），形成于宇宙誕生后的10億年之內，其光度是太陽光度的430萬億倍，比其它高紅移類星體的光度都大，比目前已知的距離最遠的類星體(離地球130億光年)還大7倍（見附圖）。隨后該團隊利用國外多臺6-8米級望遠鏡獲得了該類星體更高質量的光學和紅外光譜，根據紅外光譜估計出該類星體中心的黑洞質量約為120億個太陽質量，比其它高紅移類星體的黑洞質量都大。因此，新發現的這個類星體是目前已知的高紅移類星體中光度最高、黑洞質量最大的類星體，對宇宙早期的星系形成、星系與其中心黑洞的共同演化等研究提出了新挑戰。Nature 雜志為此作了題為“年輕黑洞井噴式的快速成長”（Young black hole had monstrous growth spurt）的新聞發布，并邀請德國馬普天文研究所的Bram Venemans博士在同期雜志的新聞與評述（News & Views）中專門撰寫題為《年輕宇宙里的巨獸》（A giant in the young universe）的文章介紹了這一發現。著名天文學家、中國科學院院士陳建生認為這一工作“基于中國的中小天文設備發現了迄今為止遙遠宇宙中的最亮天體，可喜可賀。”

　　類星體是一種活動星系核，是上世紀60年代天文學的四大發現之一。類星體因其大小只跟太陽系的大小相當，但光度卻很高，比星系里所有恒星的光度總和大很多倍，甚至大幾個量級，以及許多其它奇特性質，使得它至今一直是天文學領域的未解之謎，也是一種天然的極端物理實驗室。此外，由于光度高，處于宇宙深處也能被觀測到，因而類星體可以用來研究星系際介質、宇宙學等。特別是高紅移類星體，它們對于研究早期宇宙中星系的形成與演化、超大質量黑洞的形成和增長、宇宙大尺度結構的形成和演化、早期宇宙的再電離以及星系際介質具有重要意義。但由于高紅移類星體的觀測發現比較困難，目前紅移大于5的類星體只有100多個，而紅移大于6的類星體只有40個左右，樣本非常小，導致對上述問題的研究存在很多不確定性。尋找和研究高紅移類星體是國際重大前沿研究課題。

　　2012年前，我國天文學家利用我國自己的望遠鏡雖然也發現了不少類星體，但最高紅移只有3.3，遠遠落后于國際水平。2011年底，麗江2.4米望遠鏡的觀測研究平臺基本建成，具備了成像、測光、光譜觀測等功能，2012年元旦正式對外開放。2012年起，吳學兵領導的團隊利用2.4米望遠鏡的光譜觀測尋找高紅移類星體，不斷刷新我國發現類星體的紅移記錄。到目前為止，2.4米望遠鏡共發現40多個高紅移類星體，其中紅移大于5的類星體25個，包括此次在Nature 雜志公布的一個紅移為6.3的極亮類星體，在國際上產生了較大的學術影響。