在低紅移宇宙中，有一類天體具有明亮發射線和致密形態，與遙遠星系非常相像，被認為是遙遠星系的近域對應體，這類天體又被稱為“綠豌豆”星系。
近期，中國科學院上海天文臺早期宇宙與高紅移星系團組牽頭的國際合作科研團隊發現了7例特殊的“綠豌豆”星系，它們是美國詹姆斯·韋布空間望遠鏡（JWST）發現的著名“小紅點”天體的低紅移對應體。
據介紹，該特殊樣本有望揭示“小紅點”的物理本質，進一步限制黑洞早期演化模型。相關成果日前發表于《天體物理雜志快報》，并獲得美國天文學會下屬的AAS Nova網站的高亮報道。
宇宙“嬰兒照”里的“小紅點”
2021年底發射的美國詹姆斯-韋布空間望遠鏡（JWST）能拍到宇宙剛誕生幾億年時的照片。根據宇宙學模型預測，宇宙現在的年齡是137億年，JWST即能拍到嬰兒時期宇宙的照片。
自2023年起，科學家們發現JWST拍到的宇宙“嬰兒照”里有一些奇怪的“小紅點”天體，它們形態極端致密，顏色發紅。進一步的研究發現，這些“小紅點”天體光譜上有氫原子的寬線，能譜上有V型的結構。
論文通訊作者、中國科學院上海天文臺研究員鄭振亞告訴《中國科學報》：“氫的寬線暗示天體中心可能藏著‘宇宙巨獸’——超大質量黑洞，但其極端致密的形態和V型的能譜結構又與常規的包括超大質量黑洞的星系不一樣，這預示著早期宇宙里的黑洞可能會比我們預期更快的增長。”
隨后，關于“小紅點”天體的研究迅速成為天文領域熱點。
根據美國宇航局（NASA）旗下天文學研究工具——ADS天文數據庫的查詢結果顯示，在過去的一年中，有近100篇文章的摘要提及了“小紅點”天體。
發現了一類特殊天體
據悉，SDSS使用位于美國新墨西哥州阿帕奇山頂天文臺的2.5米口徑望遠鏡進行紅移巡天，于2000年開始運行，已經詳細繪制了全天四分之一星空的天圖。
2009年，在SDSS面向大眾開放的星系動物園項目中，公眾天文愛好者們發現了一類特殊天體——“綠豌豆”星系。
在SDSS進一步光譜觀測中發現，這類天體主要是由年輕的、低質量、低塵埃、形成效率高的恒星形成星系，有著超強的二次電離氧（OIII）的星際介質發射線，主導了多色圖像里r波段（綠色顯示）的流量貢獻，且形態致密，看上去就像一顆顆綠色的豌豆。
隨后，天文學家們對這類“綠豌豆”星系越來越感興趣，因為它們的性質和早期宇宙里的年輕星系的性質非常相似。
JWST正式運行后釋放的首批光譜顯示，宇宙嬰兒時期星系的光譜和近鄰宇宙處“綠豌豆”星系的光譜高度相似。
找到“小紅點”的相似體
既然近鄰宇宙處“綠豌豆”星系和早期宇宙里的年輕星系非常相似，那么在近鄰宇宙里是否能發現早期宇宙“小紅點”天體的相似體？
自2018年起，利用國家重大科技基礎設施LAMOST，我國科學家構建了一個世界最大的綠豌豆星系的光譜樣本，并開展了系統性研究工作，包括搜尋其中的雙活動星系核樣本、系統研究其X射線性質，搜尋其中的中等質量黑洞樣本，以及本次工作中搜尋及研究“小紅點”天體的相似樣本。
在前期的研究工作中，上海天文臺早期宇宙與高紅移星系團組系統性在郭守敬望遠鏡（LAMOST）和斯隆數字巡天（SDSS）光譜巡天數據里的低紅移綠豌豆星系樣本中，找到了一批黑洞候選體。
鄭振亞介紹，在本次工作中，研究人員對其中19例具有寬Hα譜線（氫的一條可見的紅色發射譜線）的綠豌豆星系樣本與“小紅點”天體進行對比分析發現，其中有7例具有“小紅點”相似的性質，包括致密形態、V型的紫外-可見光光譜和寬線特征，它們在紫外光度、黑洞吸積率、電離狀態、氣相金屬豐度等方面也與“小紅點”天體相似。
研究表明，這些天體即是“小紅點”的近域對應體。“這個發現可能說明早期宇宙并不是唯一能制造‘小紅點’天體的地方，且黑洞可以在宇宙的不同時期‘爆發式生長’。”鄭振亞告訴《中國科學報》，“此外，近鄰宇宙更容易讓我們深入觀測研究這批‘小紅點’天體的相似樣本，進而通過比較研究揭示‘小紅點’天體的本征物理性質。”
相關論文信息：https://doi.org/10.3847/2041-8213/adaaf1
“綠豌豆”星系 受訪者供圖
本文鏈接：發現7例特殊的“綠豌豆”星系http://m.lensthegame.com/show-11-18249-0.html
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