天文学家确定了宇宙网最早的链

由亚利桑那大学天文学家领导的科学家团队利用 NASA 的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了由 10 个星系组成的线状排列，这些星系在大爆炸后仅 8.3 亿年就已存在。

这个 300 万光年长的结构就像一根看不见的绳子上的珍珠一样排列，由一个发光的类星体锚定，类星体是一个核心有一个活跃的超大质量黑洞的星系。研究小组认为，细丝最终将演化成一个巨大的星系团，就像“附近”宇宙中著名的后发星系团一样。研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》的两篇论文中。

“这是人们发现的与遥远类星体相关的最早的丝状结构之一，”亚利桑那州斯图尔特天文台助理研究教授、第一篇论文的主要作者Feige Wang说。Wang 补充说，这是第一次在宇宙的早期阶段以 3D 细节观察到这种结构。

星系并不是随机散布在宇宙中的。它们不仅聚集成簇和团块，而且形成巨大的相互连接的丝状结构，其间被巨大的贫瘠空隙隔开。这个“宇宙网”一开始很脆弱，随着时间的推移，随着引力将物质聚集在一起，它变得更加清晰。

星系嵌入在巨大的暗物质“海洋”中，暗物质和常规物质聚集在比周围环境更密集的局部斑块中，从而形成星系。与海洋中的波峰类似，星系也运行在被称为细丝的连续暗物质链上，斯图尔特学院摄政天文学教授、两本出版物的合著者范晓辉解释道。新发现的细丝标志着首次在宇宙年龄仅为当前年龄的 6% 时观察到这种结构。

“我对这条细丝的长度和宽度感到惊讶，”范说。“我本以为会找到什么东西，但没想到有这么长、明显很薄的结构。”

这一发现是ASPIRE项目的一部分，该项目是由亚利桑那大学研究人员领导的大型国际合作项目，Wang 是首席研究员。ASPIRE(意为“再电离时代偏晕光谱调查”)的主要目标是研究最早黑洞的宇宙环境。该计划将观测大爆炸后第一个十亿年内存在的 25 个类星体，这一时期被称为“再电离时代”。

“过去二十年的宇宙学研究让我们对宇宙网如何形成和演化有了深入的了解，”加州大学圣巴巴拉分校的团队成员约瑟夫·亨纳维说。“ASPIRE 旨在了解如何将最早的大质量黑洞的出现嵌入到我们当前的宇宙结构形成故事中。”

变革之风

该研究的另一部分研究了年轻宇宙中八个类星体的特性。研究小组证实，它们的中心黑洞在大爆炸后不到 10 亿年就已存在，其质量范围为太阳质量的 6 亿至 20 亿倍。天文学家继续寻找证据来解释这些黑洞为何能够变得如此之大、如此之快。

王说，要在如此短的时间内形成这些超大质量黑洞，必须满足两个标准。

“首先，你需要从一个巨大的‘种子’黑洞开始生长，”他解释道。“第二，即使这颗种子一开始的质量相当于一千个太阳，它也需要在相对较短的时间内以最大可能的速度吸积一百万倍的物质，因为我们的观察是在它仍然非常强大的时候捕捉到它的。年轻的。”

“这些史无前例的观测结果为黑洞如何聚集提供了重要线索。我们了解到，这些黑洞位于巨大的年轻星系中，这些星系为它们的生长提供了燃料库，”斯图尔特大学助理研究教授杨金一说。他正在领导 ASPIRE 的黑洞研究，并且是第二篇出版物的第一作者。

詹姆斯·韦伯太空望远镜还提供了迄今为止最好的证据，证明早期超大质量黑洞如何潜在地调节星系中恒星的形成。虽然超大质量黑洞会吸积物质，但它们也可以为物质的巨大流出提供动力。这些“风”可以在银河系范围内远远超出黑洞本身，并且可以对恒星的形成产生重大影响。当气体和尘埃塌陷成越来越密的云时，恒星就形成了，这需要气体非常冷。杨解释说，来自黑洞的强风释放出大量能量，会对这一过程造成严重破坏，从而抑制宿主星系中恒星的形成。

杨说：“在附近的宇宙中已经观察到了这种风，但在宇宙的早期，即再电离时代，从未直接观察到过。” “风的规模与类星体的结构有关。在韦伯观测中，我们看到这种风遍布整个星系，影响其演化。”