自2021年12月25日发射以来，詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)拍摄了最清晰、最详细的宇宙图像，甚至超过了它的前身——令人尊敬的哈勃太空望远镜。但特别令人兴奋的是我们可以期待的各种观测，JWST将利用其先进的能力来解决一些最紧迫的宇宙学谜团。例如，存在于宇宙最初十亿年的高红移超大质量黑洞(SMBH)或明亮发光的类星体所带来的问题。

天文学家首次在最遥远的星系中发现恒星

迄今为止，天文学家无法确定SMBHs是如何在大爆炸后这么短的时间内形成的。部分问题在于，直到最近，红移值Z>2(在103.24亿光年以内)的宿主星系中的恒星仍然难以捉摸。但多亏了JWST，一个国际天文学家团队最近首次观测到Z>6(127.16亿光年以内)类星体中的恒星。他们的观察最终可以让天文学家评估早期类星体中控制第一个SMBHs形成和演化的过程。

该团队由来自日本、中国、欧洲、英国、美国、巴西、和以色列的多个研究所、大学和天文台的天文学家组成。著名机构包括科弗里研究所、马克斯普朗克研究所、巴黎天体物理学研究所(IAP)以及日本国家天文台(NAOJ)、WM凯克天文台、斯图尔德天文台、莱顿天文台等天文台，和别的。他们的研究“首次检测到z>6处类星体宿主星系的恒星光”正在接受审查，以便在《自然》杂志上发表，该论文的一个版本可在arXiv预印本服务器上找到。

在JWST之前，高红移星系的观测受到数据质量的限制，无法提供必要的高质量点扩散函数(PSF)。这描述了光学系统获得远距离点光源的高分辨率和聚焦图像的能力。为了阐明新的观测结果，《今日宇宙》采访了项目负责人和主要作者XuhengDing(KavliPMU)以及共同作者MasafusaOnoue(KavliPMU/马克斯普朗克天文学研究所)和JohnD.Silverman(KavliPMU/大学)东京)。正如他们通过电子邮件联系：

“基本上，要揭示类星体的宿主星系，需要进行类星体+宿主图像分解。类星体是一个未解决的点源，可以用缩放的PSF来描述。通常，PSF的这些信息来自视野中孤立的星星。

“此外，JWST具有更高分辨率的数据，与HST相比，可以观察到更红的波长，从而使这项研究能够达到更高的红移样本。该计划的另一个优点是我们提出要观察低光度类星体，这使得减去类星体图像更容易。”

他们为研究选择的类星体是J2255+0251和J2236+0032，这是两个相对低光度的类星体，红移分别为6.34和6.40。这对应于大约1343657和135.637亿光年的距离(当我们看到的光离开这些物体时)，或今天的248.76和251.1亿光年。这些类星体最初是作为名为斯巴鲁低光度类星体(SHELLQs)的斯巴鲁高-z探索的调查的一部分而被确定的。本次巡天利用斯巴鲁望远镜的HSC仪器观测了大爆炸10亿年后存在的162个低光度类星体。

这些类星体现在是JWST计划后续观测的对象，以研究高红移星系并首次观测其盘中的恒星。在他们的研究中，该团队检查了JWST近红外相机(NIRCam)获得的数据，然后建模并减去类星体本身的眩光。然后，他们将他们的观察结果与高红移模拟类星体宿主的研究进行了比较。该团队注意到这些类星体及其SMBH的一些有趣特征，这些特征使它们有别于其他早期星系。

“结果表明，这两个类星体的宿主星系巨大而紧凑，”丁和他的同事说。“中心位置偏移类星体，可能是由于尘埃衰减不均匀，或者可能表明这些SMBH还没有位于引力势井的中心。”

这类似于最近依靠阿塔卡马大毫米-亚毫米阵列(ALMA)对z>6类星体宿主星系的观测。这些观测还注意到早期类星体中心SMBH与周围星际气体、尘埃和恒星之间的偏移。该团队还指出，这些偏移可能是由于潮汐力产生的不对称造成的，可能是由于星系相互作用或冷气体的块状增生。该团队将根据JWST的12个早期类星体近红外光谱仪(NIRSpec)的数据，在进一步的论文中检验这些假设。正如丁和他的同事所说，

“第一篇论文的重要性凸显了JWST的巨大力量，并证明了在z>6处检测类星体宿主是可能的。最终，我们的计划将建立第一个z~6类星体对宿主恒星质量和SMBH质量的测量关系，这将被用来了解它们对银河系及其中心SMBH的共同演化。这些工作也将有助于了解早期宇宙中SMBH的起源。