上海天文臺利用VLBI揭秘早期宇宙中的類星體

　　類星體，由于在光學上看起來像恒星一樣明亮而得名，其實它既非恒星，也非星系，而是一類活動星系核，它的中心被認為存在著千萬倍太陽質量以上的超大質量黑洞。超高紅移意味著十分遙遠的過去，紅移大于5的區域對應的宇宙年齡只有十億年左右。探測高紅移類星體的輻射性質是研究宇宙早期天體演化的重要途徑。由于紅移越高相應的視亮度和視尺寸都會變得很小，目前通過射電望遠鏡觀測到的紅移大于5的類星體僅有10顆左右，這些天體為我們提供了為數不多的來自宇宙早期的射電信息。對于這類既特殊又罕見的天體，射電甚長基線干涉技術（VLBI）的高空間分辨率使其成為很好的觀測手段。

　　甚長基線干涉技術（VLBI）在射電觀測中應用十分廣泛，它通過利用多個位于不同地點的射電望遠鏡同時觀測一顆源，并將每個臺站的數據進行相關處理來得到更高分辨率的圖像。通常在VLBI觀測中，將每兩個觀測臺站視為一條基線，基線的距離越長，基線數目越多，所得到的VLBI圖像的分辨率便越高。如今，美國、歐洲、亞洲均已建成基線達數千公里的射電VLBI觀測網絡，這使得科研人員能夠得到射電源在毫角秒量級的高分辨率下的圖像，從而研究更遠天體、更接近其中央黑洞和吸積盤區域的射電輻射性質。近日，中國科學院上海天文臺研究員安濤領導的國際科研團隊在對超高紅移類星體的調研中，重點研究了類星體CGRaBS J0906+6930（z=5.47），發現它是一顆距離我們遙遠而且在射電波段明亮的耀變體，距離地球約有110億光年，處在只有宇宙當前年齡約十分之一的極早期。它在2004年首次被VLBI發現，是目前紅移大于5的宇宙中射電亮度最高的類星體。該研究團隊于2015年首先利用東亞地區的VLBI網（KaVA）對這顆遙遠的類星體進行了試觀測，驗證了它在22GHz頻率上致密結構適合VLBI觀測，然后分析了該天體的歷史VLBI數據和單天線流量監測數據，對它的射電性質進行了詳細研究。目前，該工作已經被國際學術期刊《皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）接收。

　　耀變體是一類噴流朝向我們發射的類星體。“這樣的天體看上去會更加明亮，同時具有強烈的光變。通過對射電結構和射電譜的分析，我們認為J0906+6930有可能是一顆相當年輕的類星體。值得一提的是，這次觀測是東亞VLBI網首次開展高紅移射電類星體的觀測項目。”文章第一作者、來自上海天文臺的博士研究生張迎康說。

　　“早期宇宙中超大質量黑洞的形成機制是星系研究領域里一個充滿爭論的話題，觀測到高紅移射電噪類星體意味著在宇宙再電離發生不久就已經存在超大黑洞并產生顯著的電磁輻射”，安濤談到，“J0906+6930具有最高的射電亮度和致密噴流結構，這使得它成為研究宇宙早期活動星系核和黑洞演化的絕佳觀測對象。”

　　該團隊還將繼續申請高靈敏度VLBI觀測來研究其噴流的細致結構，探測高紅移星系的星際介質環境。相信在不久的將來，這顆離我們十分遙遠又非常明亮的天體將會揭示更多來自宇宙“年輕時”的奧秘。

宇宙早期類星體的藝術家想象圖