引力透镜发现了宇宙早期大量恒星形成的区域
经过数十年的搜索，哈勃望远镜发现了一颗亮度为太阳6*10^14倍的类星体——早期宇宙中观测到的最亮的类星体。
类星体是致密且能量巨大的天体, 被认为是年轻星系中心疯狂吸收周围物质的黑洞。 当周围物质围绕黑洞掉入它的引力旋涡中时，就会发出非常亮的光，温度上升到百万度，在各个波长爆发出巨大的能量。大部分这类天体都是百亿年前的，所以它们可以用来探测早期宇宙。
图解 :艺术家想像中的类星体ULAS J1120 0641与被喧染的吸积盘。这是一个非常遥远的类星体，由一个质量是太阳20亿倍的黑洞所驱动。图片来源：wikipedia
这个发现的类星体在宇宙年龄只有10亿年的时候就形成了，那时候第一代星系还正在成长。现在，128亿年之后，哈勃望远镜接收到了它明亮的光。美国亚利桑那大学的樊晓辉及其领导的团队发现了它，并将其命名为J043947.08 163415.7，他们的发现发表在天体物理期刊上。
因为这个类星体的亮度达到6*10^14（600兆）倍太阳亮度，打破了之前发现的最亮类星体4.2*10^14倍太阳亮度的记录。
图解:哈勃太空望远镜观测到的遥远的类星体J043947.08 163415.7及其引力透镜成像（红色），一个离地球较近的星系充当了前景引力透镜（左侧蓝色区域）。图片来源：NASA,ESA（欧洲空间局）,樊晓辉（亚利桑那大学）
樊晓辉说：“我们不指望在整个宇宙能找到几个比它还亮的类星体。”这个发现的共同作者，耶鲁大学博士后法比奥·帕库奇补充道：“这是一个惊人的重大发现，几十年来我们认为像这样被引力透镜放大的类星体在早期宇宙中是很多的，但这是我们第一次发现这类天体。”
图解：引力透镜，背景星系的光线途经前景星系团时被其引力场弯曲，到达地球时，在地球上看来，背景星系在前景星系周围形成一个或多个放大或扭曲的像。
这个发现是需要运气的，因为需要一种特殊的天体排列。在地球和类星体之间需要有一个有足够重力的星系来放大和弯曲遥远类星体的光线，使类星体看起来是原来的3倍大，并且比原来亮50倍。这种现象叫引力透镜，用前景星系当做透镜来放大背景天体的图像。
图为星系团SDSS J1004 4112,由于引力透镜现象，我们可以看到同一个背景星系的3个扭曲的像(red circles) 和同一个背景类星体的5个像(blue circles)。欧洲南方天文台，NASA，K.沙仑（特拉维夫大学），E.欧菲克（加州理工）
“如果没有这样倍数的放大，我们没法看到星系。”加州大学圣芭芭拉分校的共同作者王飞格说。
这个天体第一次被注意到是在地面巡天中，随后的观测使用了亚利桑那大学的多镜面望远镜，双子天文台和凯克天文台。观测数据显示了一个光线暗弱的前景星系，但前景星系和类星体在视角上太靠近了，使得整个系统在天空中看起来模糊不清，需要用哈勃太空望远镜来得到清楚的图像。
图解：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜（JCMT），亚毫米波长望远镜，主镜面直径15米，是最大的单体亚毫米波长望远镜。
夏威夷冒纳凯亚山（著名光学观测地）上的詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜发现这个类星体的宿主星系被炙热的尘埃包围，这说明这个明亮的类星体触发了周围激烈的恒星形成，大约每年能够形成一万个新的恒星。相比之下，银河系每年平均才只能形成一个恒星。同在亚利桑那大学的小组成员Jinyi Yang注意到，“因为引力透镜的提升效应，实际的恒星形成率可能要低很多。”
但这个非常亮非常远的类星体依然能为天文学家们提供研究线索，比如超大质量黑洞如何影响早期恒星形成。同时它对研究宇宙本身的演化也十分有意义，它存在于宇宙早期的再电离时期，那时第一批恒星产生的高能光子加热了大爆炸之后冷却了40万年才形成的氢原子，研究这样的类星体有助于研究这个神秘的时期。
图解：宇宙历史，顶端为早期，底端为现在。大爆炸后极短的时间内宇宙的温度很高，充满了电离物质与光子散射，故光子无法穿过。约40万年后随着空间膨胀温度下降，电子被原子核俘获，无法与光子散射，光子可以自由穿行至今。4000万年后第一批恒星和类星体形成时，发出的高能光子再次使氢原子处于电离状态。大爆炸约90亿年后，暗能量使宇宙加速膨胀，也是大约在这个时候，太阳系开始形成。
樊晓辉的团队现在正在分析从欧洲南方天文台在智利的甚大望远镜得到的类星体光谱，这样他们就能判定早期宇宙中星系际气体的化学组成和温度。他们也希望使用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列和即将升空的詹姆斯韦伯望远镜进行观测，这些灵敏度非常高的望远镜将可以看到大质量黑洞的周围，以及它们巨大的引力如何影响周围恒星形成，并且探查早期星系的形成。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. xeno- cosmosmagazine-LAUREN FUGE
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