宇宙深处忽然多了31个古老类星体:我们和138亿年前的光
文 / 一个历史和科学爱好者
欧洲航天局的空间望远镜近期一次性发现了31个极为古老的类星体。这些类星体诞生于宇宙大爆炸之后不到十亿年的"黎明时期",距今大约128亿到130亿年。也就是说,我们现在用望远镜捕捉到的这一点微弱的光,在宇宙中已经走了将近130亿年。它出发的时候,太阳系还不存在,银河系也远没有长成今天的形状——连地球的构成元素都还没在星体爆炸中被合成出来。
## 类星体是什么?
我们得先做一个很短的科普。类星体不是恒星,不是行星,不是黑洞。它是宇宙中亮度最高、能量最强的天体之一——一般认为,类星体是一个超大质量黑洞正在"进食"的状态。当黑洞大量吞噬周围气体和物质时,物质在掉入黑洞之前会形成一个高速旋转的吸积盘,盘内温度高达数百万度,辐射出比整个星系还亮几百倍的光芒。在1963年天文学家第一次发现类星体的时候,以为是极其明亮的一颗"星",所以叫它"类星体"。后来才知道,它根本是宇宙中最暴烈的现象之一。
我们看到的这31个新发现的类星体,它们的光穿过了一百多亿光年的空间。也就是说,今天被欧洲空间望远镜捕捉到的,是这些天体在幼年时期发出的光。它让我们能"看到"宇宙只有几亿岁时是什么样子。这件事的意义,就像是一百年后有个考古学家挖出了我们今天拍的一张婴儿照片。

韦伯望远镜拍摄的深空图像
## 天文史的几个拐点
知道要观测天体的"过去"这个想法本身,在人类历史上出现得很晚。1609年伽利略把望远镜对准木星,看到了四颗木卫绕转——那是人类第一次用仪器看见宇宙不是围着地球转的。18世纪人们在梅西耶星表里记录了一百多个"模糊天体",但那时的天文学家还不知道它们其实是距离我们几亿光年之外的星系。1920年代哈勃在威尔逊山天文台用当时最大的望远镜,第一次测量出仙女座星系的距离——有数百万光年之遥。人类才刚刚开始理解宇宙的尺度。
真正把"看过去"这件事推到极致的是1990年哈勃空间望远镜。哈勃有一段时间被调向"空无一物"的区域——它盯着看、盯着看,拍了一张极度深场图。里面有不计其数的"小点",每一个小点都是一个完整的星系。其中最遥远的一个离地球130亿光年。这张图直接证明了一件事:宇宙的年龄不是无限大——它有一个有限的起点,终点也在那里。韦伯望远镜接替哈勃之后,红外波段把"宇宙黎明"看得更远更深,这次的31个古老类星体就是它给人类的新发现之一。

韦伯望远镜全貌
## 人是怎么回应宇宙的?
屈原在两千多年前就写了《天问》:"遂古之初,谁传道之?上下未形,何由考之?"意思是宇宙刚开始的时候,是谁把这些事告诉你的?天地还没成形的时候,你怎么知道它是怎么形成的?屈原问得非常直接:天有多大?太阳一天走多远?月亮死了为什么还能复活?星星在天上怎么排布的?
在今天伽利略诞辰四百年之后,哈勃望远镜用照片回答了其中一部分问题。屈原不知道类星体,不知道红移,不知道大爆炸——但他问问题的形式本身就是人类理解宇宙最原始也最根本的方法。他猜不到答案,但他猜对了问题。
天文学最特别的地方就在这儿。它不是一门能赚钱的科学,不能造汽车,不能治感冒,不能把粮食产量翻一倍——它是一种"纯粹的提问"。但全人类之所以到今天还愿意花几十亿美元造一个望远镜送到太空中,盯着几亿光年外的一个小点看——不是为了做生意,是因为人类本能里有一个摆脱不了的东西:想知道自己是从哪儿来的。而每一次看见更远的东西,就是离这个问题的答案更近一步。

现代射电天文望远镜阵列
## 这些古老类星体到底说了什么?
这次的31个古老类星体告诉天文学家:宇宙在极早期的某个阶段,物质聚集和黑洞形成比之前的模型预测要快得多。简单来说——几亿年前就有了巨大黑洞,这是之前的理论很难解释的。这意味着宇宙的早期演化可能需要一个全新的模型来解释。
科学上每一次发现"你的模型不对"——都是在进步。不是失败。
那120多亿年前的光穿越了空旷的宇宙,穿过银河系的旋臂、穿过地球的大气层、穿过一颗造价百亿美元的空间望远镜的透镜,最终落在一个人类科学家电脑屏幕的像素点上。它走了一百多亿年来到这里,人类刚好站在这,看见了它。

类星体光束示意图
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