几乎所有星系中心都有超大质量黑洞，它们是空间中密度超乎想象的致密区域，任何东西（即使是光）都无法逃脱。当这样一个质量为太阳数百万倍或数十亿倍的黑洞吞噬物质时，它被一个旋转的气体圆盘包围着。当这个圆盘中的气体落向黑洞时，它会释放出巨大能量。这种能量创造了一个明亮而强大的星系核心，称为类星体，它的光可以大大超过其宿主星系。天文学家普遍认为，类星体的能量是限制大质量星系增长的原因。
在未来詹姆斯·韦伯太空望远镜发射后不久，科学家们计划在一个名为Q3D的计划中，研究精心挑选的三个类星体对其宿主星系的影响。与其宿主星系相比，超大质量黑洞非常小，相对于整个月球的大小，它相当于一便士。尽管如此，超大质量黑洞对它们居住的星系有着巨大影响。海德堡大学研究小组负责人、Q3D首席研究员多米尼卡·怀勒扎莱克(Dominika Wylezalek)表示：
在物理上非常小的物体上，超大质量黑洞似乎对星系的演化，并最终影响宇宙面貌产生了巨大的影响。20年前，科学家们假设类星体在限制星系增长方面起着关键作用，但具体的观测证据出人意料地难以获得。科学家们认为，类星体狂风每年释放出相当于数百个太阳质量的物质。当类星体风席卷银河系的圆盘时，原本会形成新恒星的物质被猛烈地从银河系带走，导致恒星的诞生停止。
三个类星体及其宿主星系
但是，观测类星体在其宿主星系上的影响和覆盖范围仍然是现代天体物理学中一个尚未解决的重大问题，韦伯望远镜或将可以改变这一点。除了超高灵敏度、分辨率和红外视觉外，韦伯的能力还包括独特的三维成像光谱学。这种特殊的观测技术使研究小组能够获得视野中每一个像素的详细光测量结果，它将许多波长稍有不同的图像拼接在一起。
这使得科学家可以在空间上绘制星系内的气体运动图，这项技术将使科学家能够探测附近和遥远星系中的恒星、气体和尘埃，从而彻底改变对超大质量黑洞与其宿主星系之间关系的理解。马里兰大学帕克分校天文学教授、联合首席研究员西尔万·维勒克斯(Sylvain Veilleux)解释说：成像光谱学对我们来说很重要，因为这些遥远类星体中的风不一定是对称。因此需要每个位置的光谱来确定它们的几何形状，并能够从这些风以及它们对宿主星系的影响中提取重要信息。
Q3D研究团队将研究三个明亮的类星体，以测量在超大质量黑洞上吸积物质所产生的活动，以及宿主星系是如何受到这种活动的影响。研究团队选择这三个类星体是出于科学原因，但也是为了测试和评估韦伯太空望远镜的能力。这些类星体离地球跨越非常大距离，从相对较近到非常遥远。在它们各自的距离上，也是最亮的类星体之一，并且已知有物质流出。强大的类星体外流似乎阻止了星系气体形成新的恒星和生长银河系。
科学家们认为，这种类星体与星系的联系对于决定星系如何从早期宇宙演的至关重要。这对比银河系大几倍的星系尤其重要，因为类星体宿主通常是质量更大的星系。与周围的物质相比，类星体非常明亮，因此研究人员正在开发特殊的软件工具，使他们能够研究这些现象。当类星体在20世纪50年代被发现时，它们是明亮的射电源，看起来就像照相底片上的恒星，所以它们被称为“准恒星射电源”。
博科园｜研究/来自：美国宇航局戈达德太空飞行中心
博科园｜科学、科技、科研、科普
