利用廣闊的暗能量相機獲得的一項新發現為類星體的”城市密度”難題提供了一個清晰的解釋。研究人員利用DECam發現了類星體VIK J2348-3054周圍的38個星系，但意外地發現類星體附近沒有星系。這表明類星體的強烈輻射可能會抑製附近星系的恆星形成，從而為早期宇宙星系團的動力學提供了一個新的視角。

利用美國能源部在美國國家科學基金會維克托-布蘭科（Víctor M. Blanco）4米望遠鏡上製造的暗能量照相機（DECam）進行的觀測證實了天文學家的預期，即早期宇宙類星體形成於小型伴星系密集的空間區域。 DECam 超寬的視野和特殊的濾光片在得出這一結論的過程中起到了至關重要的作用，觀測結果也揭示了為什麼以前試圖描述早期宇宙類星體鄰域密度的研究會得出相互矛盾的結果。資料來源：NOIRLab/NSF/AURA/M.Garlick/J. da Silva (Spaceengine)/M.Zamani

類星體是宇宙中最亮的天體，由星系中心的超大質量黑洞所吸積的物質提供能量。研究表明，早期宇宙類星體的黑洞質量非常大，它們一定在以極高的速度吞噬氣體，因此大多數天文學家認為這些類星體是在宇宙中氣體最密集的一些環境中形成的。

然而，迄今為止，試圖證實這一結論的觀測測量結果卻相互矛盾。現在，一項利用暗能量相機（DECam）進行的新研究為解釋這些不同的觀測結果指明了方向，同時也為將觀測結果與理論聯繫起來提供了一個邏輯框架。

暗能量照相機（DECam）由美國能源部（DOE）製造，安裝在智利中北部Cerro Tololo 美洲天文台（CTIO）的Víctor M. Blanco 4 公尺望遠鏡上。資料來源：DOE/LBNL/DECam/R.Hahn/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA

用DECam 揭開宇宙的神秘面紗

DECam 由美國能源部（DOE）製造，安裝在智利Cerro Tololo 美洲天文台的美國國家科學基金會Víctor M. Blanco 4 公尺望遠鏡上，是美國國家科學基金會NOIRLab 計畫的一部分。

這項研究由特里斯坦-蘭伯特（Trystan Lambert）領導，他在智利迭戈波塔萊斯大學天文物理研究所攻讀博士學位時完成了這項工作，現在是西澳大利亞大學國際射電天文研究中心（ICRAR）的博士後。研究小組利用DECam 的大視場，對早期宇宙類星體周圍進行了有史以來最大的天空區域搜索，透過計算周圍伴星系的數量來測量類星體周圍環境的密度。

為了進行調查，研究小組需要一個距離明確的類星體。幸運的是，類星體VIK 2348-3054的距離是已知的，它是透過先前使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）進行的觀測確定的，而DECam的三平方度視場可以提供對其宇宙鄰域的廣闊觀察。巧合的是，DECam還配備了一個窄帶濾波器，完全可以用來探測它的伴星系。蘭伯特說：”這項類星體研究真是一場完美的風暴。我們有一個距離眾所周知的類星體，而布蘭科望遠鏡上的DECam 提供了我們所需的巨大視場和精確濾光片。 “

Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) 的Víctor M. Blanco 4 公尺望遠鏡。資料來源：CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/R.斯帕克斯

DECam 的技術優勢

DECam 的專用濾光片使研究小組能夠透過探測類星體發出的一種非常特殊的光，即萊曼α輻射，來計算類星體周圍伴星系的數量。萊曼α輻射是氫在恆星形成過程中電離然後重組時產生的特定能量特徵。萊曼-阿爾法輻射通常是較年輕、較小的星系，可以用來可靠地測量它們的距離。多個萊曼-阿爾法發射體的距離測量結果可以用來建構類星體鄰近地區的三維地圖。

類星體研究的驚人發現

在對VIK J2348-3054類星體周圍的空間區域進行系統測繪後，蘭伯特和他的研究小組在類星體周圍更廣闊的環境中發現了38個伴星系–最遠的距離達到了6000萬光年–這與居住在高密度區域的類星體的預期相符。然而，他們驚訝地發現，在類星體周圍1500 萬光年的範圍內，竟然沒有任何伴星系。

這項發現揭示了過去旨在對早期宇宙類星體環境進行分類的研究的現實情況，並為為什麼它們會得出相互矛盾的結果提出了一個可能的解釋。沒有其他同類研究使用過像DECam提供的那樣大的搜尋區域，因此對於較小區域的搜尋來說，類星體的環境可能會顯得空空如也。

“DECam極寬的視野是深入研究類星體鄰域的必要條件。你真的必須打開更大的區域，”蘭伯特說。 “這為先前的觀測結果相互衝突提供了合理的解釋”。

輻射影響理論與未來研究

研究小組也提出了一種解釋，即類星體附近沒有伴星系。他們推測，類星體的輻射強度可能足夠大，足以影響或可能阻止這些星系中恆星的形成，使我們的觀測無法看到它們。

“有些類星體的鄰居並不安靜。星系中的恆星是由冷到足以在自身引力作用下坍縮的氣體形成的。發光的類星體有可能非常明亮，照亮附近星系中的這種氣體，並將其加熱，從而阻止這種坍縮。他們還計劃觀測其他類星體，以建立更強大的樣本量。

美國國家科學基金會NOIRLab 計畫主任克里斯戴維斯表示：「這些發現顯示了美國國家科學基金會與能源部富有成效的合作關係的價值。我們希望即將建成的國家科學基金會-能源部維拉-C-魯賓天文台（NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory）能大大提高這種合作的效率，這個下一代設施將揭示早期宇宙和這些非凡天體的更多信息。

編譯自/ ScitechDaily