尽管太空浩瀚无垠，星系仍在碰撞、合并，甚至重叠。现在，一个国际天文学家团队已经发现了“迄今为止发现的最遥远的类星体对”。这两个星系核心正在相互合并，尘埃和气体正在落入一个中央超大质量黑洞。与所有类星体一样，这对天体也辐射出巨大的光芒，但这对动态组合可以追溯到宇宙黎明时期。这些发现被描述在一篇发表在《天体物理学杂志快报》上的研究中，并揭示了这些神秘宇宙天体的一些信息。
什么是类星体？
我们的宇宙已经膨胀了将近 140 亿年——自大爆炸后的最初几秒钟以来。早期宇宙更小，形成的星系更有可能相互作用和合并。
[相关：耀眼明亮的黑洞可以帮助宇宙学家更深入地了解宇宙的过去。]
这些星系合并是类星体背后的燃料——类星体是极其明亮的星系核心，气体和尘埃正在落入中心的一个超大质量黑洞。尽管名字如此，这些巨大的中央黑洞会发出巨大的光芒。
回溯到早期宇宙时，天文学家本应发现许多成对的类星体靠得很近，而它们宿主星系正在合并。然而，直到现在，他们才在这个时期找到这些合并星系的证据。
什么是再电离纪元？
在这项新研究中，该团队使用了位于夏威夷的地面双子北望远镜的数据。他们证实，他们发现的一对类星体可以追溯到宇宙黎明时期——大约在大爆炸后 5000 万到 10 亿年。这正是恒星和星系开始出现，黑暗的宇宙首次充满光明的时期。
科学家将宇宙黎明时期大爆炸后大约 4 亿年的时期称为再电离纪元。来自第一批恒星、星系和类星体的紫外线辐射散布到宇宙中。光也进行了称为电离的过程——将电子从早期宇宙的氢原子中剥离。
据天文学家称，再电离纪元及其所有的氢剥离过程是宇宙历史上的一个关键时期。它标志着宇宙黑暗时代的结束，也是我们今天从地球上可以看到的巨大、明亮结构开始的时期。
看见红色
为了更好地理解类星体在再电离纪元所扮演的确切角色，天文学家正在寻找这个早期遥远宇宙时期的类星体。
“再电离纪元类星体的统计特性告诉我们许多信息，例如再电离的进展和起源、宇宙黎明时期超大质量黑洞的形成，以及类星体宿主星系的最早演化，”该研究的合著者、日本爱媛大学天文学家 Yoshiki Matsuoka 在一份声明中表示。
[相关：我们可以从婴儿黑洞中学到什么。]
此前，在再电离纪元已发现了大约 300 个类星体，但没有一对。也曾有一些其他的潜在的类星体双星候选者，但据该团队称，很难将它们与单个类星体的潜在引力透镜效应区分开来。
当 Matsuoka 和团队在审查通过昴望远镜上的超广角相机（Hyper Suprime-Cam）拍摄的图像时，他们注意到了一点微弱的红色。
Matsuoka 说：“在筛选类星体候选者图像时，我注意到了两个相似且极红的源靠得很近。” “这个发现纯属偶然。”
起初，团队不完全确定他们看到的是否是一对类星体。遥远的类星体候选者通常会被多种其他光源污染，包括前景恒星、其他星系以及引力透镜效应。为了更仔细地观察，团队使用昴望远镜上的弱光相机和光谱仪（FOCAS）以及双子北望远镜上的双子近红外光谱仪（GNIRS）进行了后续光谱分析。
Matsuoka 说：“我们从 GNIRS 观测中学到的是，即使使用最大的地面望远镜之一，这些类星体在近红外波段也太暗而无法检测到。”
一次巨大的合并
该团队估计，在可见光波段探测到的部分光线并非来自类星体本身。相反，它们的宿主星系正在发生持续的恒星形成。该团队还发现，两个中心的黑洞非常大——大约是太阳质量的 1 亿倍。再加上两个类星体之间存在气体桥，这表明它们正在经历一次巨大的合并。
Matsuoka 说：“在再电离纪元存在合并类星体已经被期待了很长时间。现在这是首次得到证实。”
再电离纪元本身是一个比喻性的宇宙桥梁，连接着宇宙结构的早期形成和我们数十亿年后所观测到的复杂宇宙。研究这个时期一些最遥远的宇宙天体有助于让天文学家对再电离和我们宇宙中第一个天体的形成获得宝贵的见解。美国国家科学基金会-能源部维拉·鲁宾天文台（NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory）为期十年的时空遗产巡天（LSST）计划将于明年启动，届时可能会探测到更多有趣的类星体。
