韦伯望远镜在遥远宇宙捕获到令人震撼的类星体-星系合并事件

国际研究小组利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）上的近红外光谱仪（NIRSpec）目睹了PJ308-21系统内的类星体与两个遥远宇宙中的巨型卫星星系之间的戏剧性相互作用。他们在2022年9月进行的观测揭示了前所未有的惊人细节，并为早期宇宙中星系的生长提供了新的见解。这些结果于2024年7月5日在意大利帕多瓦举行的欧洲天文学会议上展示，并将很快发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

类星体的观测数据显示，位于PJ308-21的母星系具有高金属丰度和典型的活跃星系核（AGN）的光电离条件，而其中一个卫星星系则表现出低金属丰度和由恒星形成引起的光电离；第二个卫星星系的金属丰度较高，部分受到类星体的光电离作用。

此次发现使天文学家们确定了该星系中心的超大质量黑洞的质量（约20亿太阳质量）。这也证实了类星体及其周围星系在质量和金属富集上都经历了高度演化和持续增长。

这对我们理解宇宙历史和星系化学演化有深远的影响，突显了这项研究的转变性影响。研究文章的第一作者、博洛尼亚国家天体物理研究所（INAF）的研究员罗伯托·德卡利解释说：“我们的研究表明，在宇宙历史的前十亿年内，高红移类星体中心的黑洞和宿主星系都经历了极为高效和剧烈的增长，这得益于这些源自身丰富的星系环境。”

这些数据是在2022年9月作为JWST首个观测周期的九项由意大利领导的项目之一——1554号项目的一部分获得的。德卡利负责观测PJ308-21星系及其两个卫星星系的合并过程。这些观测采用了完整视场光谱模式：可以观测到整个光谱带的光谱，以研究各种气体示踪剂（发射线）的性质。

除此之外，研究人员还边缘探测到了与伴随源相关的星光发射。INAF的天体物理学家、研究员和博士后研究员费代丽卡·洛亚科诺表示：“得益于NIRSpec，我们首次能够研究PJ308-21系统中光学波段的数据，这些数据包含了关于宿主星系中黑洞附近气体性质的宝贵诊断数据，以及周围星系的数据。例如，我们可以看到氢原子的发射，并将其与恒星产生的化学元素进行比较，以确定星系中金属含量的丰富程度。”

她补充道：“感谢詹姆斯·韦伯太空望远镜在近红外和中红外方面的敏感性，我们能够以前所未有的精度研究遥远宇宙中的类星体和伴随星系的光谱。只有JWST提供的卓越‘视野’和无与伦比的功能，才能确保这些观测。”