我们的第一个“星系-类星体混合体”也是一个小红点吗？

被詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）发射之前的哈勃望远镜发现， GNz7q看起来像是一个星系和一个类星体的混合体一样。这实际上是我们第一个已知的个"小红点"吗？

STARTS WITH A BANG — OCTOBER 20, 2025

Ethan Siegel

这张大天文台起源深场北勘察（GOODS-N）的深场微小片段，用包括哈勃、斯皮策、钱德拉、XMM-牛顿、赫歇尔、非常大望远镜等多个天文台成像，包含一个看似不起眼的红色点。这个来自大爆炸后仅 7.3 亿年的类星体-星系混合天体展示类星体能是多明亮和强大的。由詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）及其他天文台看到的许多“小红点”被中心黑洞的活动增强亮度，有一些喷流直接沿我们的视线方向指。Credit: NASA, ESA, G. Illingworth (UCSC), P. Oesch (UCSC, Yale), R. Bouwens (LEI), I. Labbe (LEI), Cosmic Dawn Center/Niels Bohr Institute/University of Copenhagen, Denmark

关键要点

•在早期宇宙中，不仅星光被从星系发射，还有来自加热气体和等离子体的光，包括来自围绕黑洞的气体和等离子体。

•在詹姆斯·韦布太空望远镜时代之前，大多数天体要么像星系一样被星光统治，要么像类星体一样被黑洞统治。在哈勃的深场图像中只发现了一个星系-类星体混合体GNz7q。

•但现在我们知道300多个“小红点”星系：詹姆斯·韦布太空望远镜时代最大的惊奇之一。在天文学家工作弄清楚它们的性质的同时，值得回到GNz7q：所有的第一个小红点！

要发现宇宙中在那里有什么，你只必须看。

这张图片显示来自哈勃太空望远镜的完整宇宙演化勘测（COSMOS）图像：宇宙的从来最大勘察。哈勃用哈勃太空望远镜上的高级勘察（ACS）广角相机拍摄了575张相邻和略微重叠的宇宙的观望，需要近1000小时的观测。在全分辨率下图像将为100800 x 100800像素。Credit: NASA, ESA and A. Koekemoer (STScI)

但只有以正确的方式观看你能够打开所有存在的。

宇宙演化早期发布科学勘察（CEERS勘察）打破了由詹姆斯韦伯太空望远镜拍摄的最大深场图像的记录，并在2022年保持了它几个月，一个此前被发布的第一张透镜星团图像保持的记录。这一在北斗七星手柄附近的小片天空包含大约200个在宇宙的第一个30亿年内发现的发光盘星系候选者。早期宇宙的最深观望已经给了天文学家和天体物理学家更多来沉思的。Credit: NASA, ESA, CSA, STScI; CEERS collaboration

你必须看：

•深的。有揭示微弱和遥远的目标的长时间曝光，

这个詹姆斯·韦布太空望远镜的Abell S1063的观望在9个不同的波长滤光片（0.9至4.8微米）中成像了120小时，是从来用深场技术成像的最大质量星团之一。许多引力上透镜的特征甚至用肉眼能被清楚地看到。Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, H. Atek, M. Zamani (ESA/Webb); Acknowledgement: R. Endsley

•宽的，来捕捉罕见天体的大面积，

这张低分辨率图像显示与詹姆斯·韦布太空望远镜一起进行的宇宙演化勘测网络勘察的全貌。在天空中跨越0.54平方度，或接近值三个满月的面积，这代表从来获得的最大、最深的宇宙广角观望。Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, G. Gozaliasl, A. Koekemoer, M. Franco, and the COSMOS-Web team

•跨多个波长，揭开实体的属性。

这张对比图像显示被哈勃望远镜的极端深场（上图）和詹姆斯·韦布太空望远镜的JADES勘察（下图）成像的相同区域，展示一个在年轻宇宙中发现的许多超遥远星系的选择。当我们远距离观察宇宙时，我们正在看到它就像他在遥远的过去中一样：更小、更密、更热和进化更少。回到詹姆斯韦伯太空望远镜能力的极限，我们到处都能看到恒星和星系的证据。Credit: NASA, ESA, CSA, STScI (JWST); ESA/Hubble & NASA and the HUDF09 team (Hubble)

在最远距离处，天体落入两大类。

这个著名的被称为大轮子的星系目前距离我们220亿光年，直径约10万光年：在这些早期宇宙纪元已知的最大的盘星系。大轮右上角的更小星系位于同一星系团/原星系团内。Credit: NASA/ESA

大多数是星系，光被它们的组成恒星统治。

对一个中心巨大椭圆星系的左右大约60亿光年外的一个类星体能被在X射线中看到多重图像。通过结合来自美国宇航局钱德拉X射线天文台和欧洲航天局XMM-Newton天文台的数据，科学家们能够来测量类星体中心超大质量黑洞的（快速）自旋。这只是支持黑洞的存在的众多压倒性证据之一，没有剩下其他好的替代。Credit: X-ray: NASA/CXC/Univ of Michigan/R.C.Reis et al; Optical: NASA/STScI

剩下的是类星体，被活跃的超大质量黑洞统治。

这两个类星体对在每个的核心都没有一个超大质量黑洞，而是两个相距约10000光年分开的超大质量黑洞。这些天体的多波长发射属性对揭示发生在内部的物理过程是必需的。Credit: NASA, ESA, H. Hwang and N. Zakamska (Johns Hopkins University), and Y. Shen (University of Illinois, Urbana-Champaign)

在詹姆斯·韦布太空望远镜之前，这几乎描述了所有已知的明亮源。

这里显示的大天文台起源深场北勘察包含了一些从来观测到的最遥远的星系，其中许多星系距离我们已经超过300亿光年。在不同距离的星系展示不同的属性的事实是我们的领导我们朝向大爆炸的想法的第一条线索，但支持它的最重要证据直到20世纪60年代中期为止没有到达。Credit: NASA, ESA, G. Illingworth (UCSC), P. Oesch (UCSC/Yale), R. Bouwens and I. Labbé (Leiden University), and the Science Team

只有一个显著的超远距离天体GNz7q不符合这两种轮廓。

类星体-星系混合体GNz7q在这里被看到为图像中心的一个红点，因为宇宙的扩张和它的与我们的太远距离变红。尽管它已经被暴露在大天文台起源深场北勘察场中13年多，但它仅在2022年才被标记为一个感兴趣的天体，因为它的光谱揭示星系和类星体的属性。这些非常遥远、非常红但不知怎的非常明亮的天体在詹姆斯·韦布太空望远镜的观望中是常见的。由詹姆斯·韦布太空望远镜和其他天文台看到的许多“小红点”都是被中心黑洞的活动增强的亮度，有一些喷流直接的沿我们的视线指。Credit: NASA, ESA, G. Illingworth (UCSC), P. Oesch (UCSC, Yale), R. Bouwens (LEI), I. Labbe (LEI), Cosmic Dawn Center/Niels Bohr Institute/University of Copenhagen, Denmark

这个明亮、富尘埃、正在形成恒星的星系被严重变红。

在詹姆斯·韦布太空望远镜纪元的黎明之前在宇宙中发现的所有遥远类星体中GNz7q内在的是迄今为止最红的。该天体有一个数千万个太阳质量的超大质量黑洞，但缺乏正常可见的特征性X射线盘发射：表明这是我们的第一个星系-类星体混合体。Credit: S. Fujimoto et al., Nature, 2022

它也缺乏特征盘发射光。

这个遥远的天体GNz7q拥有不与要么从它的时代看到的其他星系要么类星体对齐的属性，在大爆炸后仅7.3亿年，而是有一个混合解释，因为它有两者的一些属性但不是全部。请注意缺乏就像在典型的蓝色类星体中看到的强烈的短波长发射，和缺乏就像在大多数尘埃星爆星系中看到的强烈的长波长发射。Credit: S. Fujimoto et al., Nature, 2022

领先的解释是一个被尘埃模糊的有一个包含类星体的核的星系。

艺术家星系-类星体混合天体GNz7q的尘埃核的印象显示一个富含尘埃的星系的中心一个超大质量的、不断增长的每年正在以约值1600个太阳质量形成新恒星的黑洞：一个大约是银河系的3000倍的速度。如果早期的詹姆斯·韦布太空望远镜星系被一个活动星系核“污染”，这可能是这些星系最初推断的质量的偏差来源。Credit: ESA/Hubble, N. Bartmann

然而，现在詹姆斯·韦布太空望远镜时代已经揭示了300多个“小红点”星系

这张图片显示迄今为止被詹姆斯·韦布太空望远镜在遥远宇宙中识别的341个“小红点”星系中的15个。这些星系都展示相似的特征，但只存在于宇宙历史的非常早期；目前没有这种星系在附近或晚期的已知例子。它们都相当大质量，但有些是紧凑的，而另一些是延伸的，有些显示活动星系核活动的证据，有些则没有。Credit: D. Kocevski et al., Astrophysical Journal Letters accepted/arXiv:2404.03576, 2025

我们能观察它们的发射的光为一个波长的函数

在早期宇宙中发现的每个“小红点”星系（主要被詹姆斯·韦布太空望远镜发现）内部，在那里出现是一个被恒星统治的紫外线静止框架成分以及一个被来自超大质量黑洞活动统治的光学/红外成分。通过了解和量化来自两者的贡献，人们能了解星系的恒星质量和黑洞质量成分。Credit: D. Kocevski et al., Astrophysical Journal Letters accepted/arXiv:2404.03576, 2025

大多数显示紫外光，指示恒星，加上光学/红外光指示活跃的黑洞。

这张图显示宇宙历史的第一个15亿年的星系，用红移进行颜色编码并按它们的金属性（x轴）绘制为一个在它们内发现的尘埃对恒星质量比（y轴）的函数。大多数低金属性星系也贫尘埃并被称为GELDA，统治着早期宇宙，而后来，更多富含尘埃的星系是远更增富重元素的。Credit: D. Burgarella et al., Astronomy & Astrophysics accepted/arXiv:2504.13118v2, 2025

其他的出现更像点一样，几乎没有尘埃：提示一个正在发生的恒星形成爆发。

当来自各种“小红点”星系的数据被分解成它们的恒星质量成分对源自一个活跃的超大质量黑洞的成分时，星系的总恒星质量的质量比与超大质量黑洞质量比较能被确定。许多甚至可能是大多数这些黑洞被发现质量显著的过大：远远超过恒星成分质量的0.1%。Credit: D. Kocevski et al., Astrophysical Journal Letters accepted/arXiv:2404.03576, 2025

我们现在知道GNz7q是从来发现的第一个小红点：一个真正的星系-类星体混合体！

这六个“小红点”星系是天体的例子，每个被从不同的观测程序检测到，在那里来自它们内恒星的亮度单独不能解释我们在如此短量的一个宇宙时间内正在看到的。尽管被一些人过早断言宇宙学是错误的，但更有可能的是我们的天真的关于来自这些天体的光完全是由于恒星的假设是错误的。一些“小红点”展示突发的恒星形成，另一些展示来自活动超大质量黑洞的类星体一样增强，一些天体有来自两者的重大贡献。Credit: NASA, ESA, CSA, STScI, Dale Kocevski (Colby College)

大多数寂寞的星期一用图像、视觉和不超过200字的文字告诉一个天文故事。

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