詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的新图像首次揭示了在大爆炸后不到10亿年的时间内看到的来自两个拥有活跃生长的黑洞(类星体)的巨大星系的星光。《自然》杂志上的一项新研究发现，黑洞的质量接近太阳的十亿倍，而宿主星系的质量几乎是太阳的一百倍，这一比例与最近宇宙中发现的比例相似。斯巴鲁望远镜和JWST的强大结合为研究遥远宇宙开辟了新的道路。

星光和第一个黑洞研究人员探测到早期宇宙中类星体的宿主星系

遥远宇宙中如此巨大黑洞的存在给天体物理学家带来的问题多于答案。当宇宙如此年轻时，这些黑洞怎么会变得如此之大?更令人费解的是，对当地宇宙的观测表明，超大质量黑洞的质量与其所在的更大星系之间存在明确的关系。星系和黑洞的大小完全不同，那么黑洞和星系哪个先出现呢?这是宇宙尺度上的“先有鸡还是先有蛋”的问题。

由卡维里宇宙物理与数学研究所(KavliIPMU)项目研究员丁旭恒和约翰·西尔弗曼教授以及北京大学卡维里天文与天体物理研究所(PKU-KIAA)卡维里天体物理学研究员MasafusaOnoue领导的国际研究团队已开始通过2021年12月发射的JWST来回答这个问题。研究早期宇宙中的宿主星系和黑洞之间的关系使科学家能够观察它们的形成，并了解它们之间的关系。

类星体是发光的，而它们的宿主星系却是微弱的，这使得研究人员很难在类星体的强光中探测到星系的微弱光线，尤其是在很远的距离。在JWST之前，哈勃太空望远镜能够在宇宙年龄不到30亿岁但并不年轻时探测到发光类星体的宿主星系。

JWST在红外波长上的卓越灵敏度和超清晰图像最终使研究人员能够将这些研究推进到类星体和星系最初形成的时间。就在JWST开始常规运行几个月后，研究小组观测到了两个类星体HSCJ2236+0032和HSCJ2255+0251，红移分别为6.40和6.34，当时宇宙的年龄约为8.6亿年。

这两个类星体是在夏威夷莫纳克亚山顶的8.2m斯巴鲁望远镜的深度勘测计划中发现的。这些类星体的相对较低的光度使其成为测量宿主星系特性的主要目标，而宿主的成功探测代表了迄今为止在类星体中探测到星光的最早时代。

这两个类星体的图像是使用JWST的NIRCam仪器在3.56和1.50微米的红外波长处拍摄的，在仔细建模并减去吸积黑洞的眩光后，宿主星系变得清晰可见。在JWST的NIRSPEC为J2236+0032拍摄的光谱中也看到了宿主星系的恒星特征，进一步支持了宿主星系的探测。

对宿主星系光度测量的分析发现，这两个类星体宿主星系质量很大，分别是太阳质量的130倍和340亿倍。通过NIRSPEC光谱测量类星体附近湍流气体的速度表明，为类星体提供动力的黑洞质量也很大，分别是太阳质量的1.4和2亿倍。黑洞质量与宿主星系质量的比率与最近的星系相似，这表明黑洞与其宿主之间的关系在大爆炸后8.6亿年就已经存在。

Ding、Silverman、Onoue和他们的同事将使用预定的第1周期JWST观测结果，以更大的样本继续这项研究，这将进一步限制黑洞及其宿主星系共同演化的模型。该团队最近获悉，他们在JWST的下一个周期中获得了额外的时间来更详细地研究J2236+0032的宿主星系。