NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了宇宙网最早的部分
星系并不是随机地散布在宇宙中。它们不仅聚集成簇，而且形成巨大的相互连接的网状结构，中间有巨大的空隙。这个“宇宙网”开始时很脆弱，随着时间的推移，由于引力把物质聚集在一起，它变得更加清晰。
天文学家利用NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了一个由10个星系组成的丝状排列，这些星系在大爆炸后8.3亿年就存在了。这个300万光年长的结构由一个明亮的类星体锚定——一个在其核心有一个活跃的超大质量黑洞的星系。研究团队认为，细丝最终会演变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。
这张由韦伯的NIRCam（近红外相机）拍摄的星系深场图显示了10个遥远星系的排列，它们被8个白色圆圈标记在一条对角线上。(其中两个圆圈包含不止一个星系。)这个长达300万光年的细丝被一个非常遥远而明亮的类星体锚定——一个在其核心有一个活跃的超大质量黑洞的星系。这颗被称为J0305-3150的类星体出现在图像右侧三个圆圈组成的星团的中间。它的亮度超过了它的宿主星系。这10个被标记的星系在大爆炸后仅仅8.3亿年就存在了。研究团队认为，细丝最终会演变成一个巨大的星系团。
影像来源：NASA, ESA, CSA, Feige Wang (University of Arizona), and Joseph DePasquale (STScI)
“我对这条细丝的长度和狭窄感到惊讶。”研究团队成员、图森亚利桑那大学的范晓辉（音译）说。“我本以为会发现什么，但没想到会有这么长、这么薄的结构。”
“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。”图森亚利桑那大学的王菲格（音译）补充说，他是这个项目的首席研究员。
这一发现来自ASPIRE项目（再电离时代有偏晕的光谱学调查），其主要目标是研究最早黑洞的宇宙环境。总的来说，该项目将观测到大爆炸后10亿年内存在的25个类星体，这一时期被称为再电离时代。
“过去20年的宇宙学研究让我们对宇宙网的形成和演变有了深入的了解。ASPIRE旨在了解如何将最早的大质量黑洞的出现纳入我们当前的宇宙结构形成故事中。”加州大学圣巴巴拉分校的团队成员约瑟夫·亨纳维解释说。
这张指南针图像显示了由韦伯的NIRCam（近红外相机）为ASPIRE计划拍摄的深星系场。该区域包括一个类星体，名为J0305-3150，其亮度超过其主星系。右下角是指南针箭头，指示图像在天空的方向。图像下面是一个色键，显示了NIRCam使用了哪些滤镜来创建图像，以及每个滤镜分配了哪些可见光颜色。
影像来源：NASA, ESA, CSA, Feige Wang (University of Arizona), and Joseph DePasquale (STScI)
成长中的怪物
这项研究的另一部分是调查年轻宇宙中8个类星体的性质。研究团队证实，他们的中央黑洞存在于大爆炸后不到10亿年，质量为太阳质量的6亿至20亿倍。天文学家继续寻找证据来解释这些黑洞是如何如此快速地变大。
“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。其次，即使这颗种子黑洞的质量相当于1,000个太阳，它仍然需要在整个生命周期内以最大可能的速度吸积100万倍以上的物质。”王菲格解释说。
“这些前所未有的观察为黑洞是如何形成的提供了重要线索。我们已经了解到这些黑洞位于大质量年轻星系中，这些星系为它们的成长提供了燃料。”亚利桑那大学的杨金毅（音译）说，他是ASPIRE黑洞研究的负责人。
韦伯还提供了迄今为止最好的证据，证明早期超大质量黑洞可能会调节星系中恒星的形成。当超大质量黑洞吸积物质时，它们也能产生大量的物质外流。这些风可以在星系范围内远远超出黑洞本身，并对恒星的形成产生重大影响。
韦伯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。在超大质量黑洞吸积物质的同时，它们也可以为大量物质的外流提供动力。这些风可以在银河系范围内，远远超出黑洞本身，并对恒星的形成产生重大影响。
“来自黑洞的强风可以抑制宿主星系中恒星的形成。这样的风已经在附近的宇宙中被观察到，但在再电离时期从未被直接观察到。”杨金毅说。“风的规模与类星体的结构有关。在韦伯的观测中，我们看到早期宇宙中存在这样的风。”
这些结果发表在6月29日的《天体物理学杂志通讯》的两篇论文中。
詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系中的谜团，展望其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是由NASA及其合作伙伴ESA和CSA领导的一项国际计划。
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