天文学家渴望解开宇宙中最基本的一些谜团，他们将目光投向了一个新目标：类星体，即围绕巨型黑洞剧烈旋转并以其明亮光芒穿透宇宙的物质风暴。
这些我们知之甚少的星系核心，其光芒比宇宙中几乎所有其他天体都要耀眼。它们在不可思议的遥远距离上可见，或许正是研究人员理解整个宇宙某些特征（包括其膨胀）所需的。早期利用这些强大的光源的尝试一直伴随着不确定性，但一项新的分析发现，这些天体可能具有足够稳定的光度，研究人员可以利用它们来填补宇宙历史中一个巨大的空白。
“存在一个非常大的缺口，”意大利米兰国家天体物理研究所的天体物理学家苏珊娜·比索尼（Susanna Bisogni）说道。“类星体有可能跨越这个范围。”
特殊的超新星照亮了膨胀的宇宙
在过去的几十年里，测量巨大距离的金标准是一种恒星爆炸：Ia型超新星。这些超新星通常以相同的亮度爆炸，所以天文学家知道更明亮的必定更近，而更暗的必定更远。这些所谓的“标准烛光”已经揭示出宇宙正在加速膨胀，这表明一种神秘的“暗能量”正在将星系推开。
但是，即使是爆炸的恒星，当天文学家更深入地观察黑暗时，个别恒星最终也会消逝。用目前的望远镜，研究人员无法看到九十亿到一百亿年前的Ia型超新星（因为光需要数十亿年才能到达地球，向外看宇宙也意味着回望过去）。在没有可见超新星的情况下，宇宙学家——专门研究整个宇宙演化的研究人员——在宇宙最初的四十亿年里基本上处于黑暗之中。
一种新的标准烛光
这就是类星体的作用所在。超大质量黑洞以如此强大的引力将气体拉向自身，以至于物质变得炽热，其光芒甚至盖过了周围整个星系的光芒。
既然天文学家可以在宇宙最初的十亿年里探测到类星体的辉光，这些天体是否可以作为更明亮、穿透力更强的标准烛光呢？
一些天文学家认为它们可以，这归功于一个关键特性。类星体发出紫外线，其中一些紫外线会撞击周围的热电子云，释放出更高能量的X射线。因为紫外线以可预测的方式产生X射线，类星体的X射线亮度与其紫外线亮度以固定方式关联，无论星系有多远。通过比较紫外线和X射线辐射以及类星体整体的亮度或暗度，天文学家可以将其用作宇宙的里程碑。
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至少理论上是这样。对于许多相对较近的类星体，这个理论似乎是成立的，但这些天体如何发出紫外线和X射线的许多细节仍然未知。一些研究人员质疑早期宇宙中的类星体是否与现在运作方式相同。
为了找出答案，一个意大利天文学家团队梳理了过往的观测数据，并回溯了更远的宇宙。他们使用了斯隆数字巡天（Sloan Digital Sky Survey）的数据来寻找发出紫外线的类星体，并使用了钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）的数据来寻找发出X射线的类星体，并对两组进行了比较。他们发现，这两种辐射之间的关系一直持续到大爆炸后约13亿年。换句话说，类星体在整个宇宙的历史中都稳定燃烧，正如好的标准烛光应该那样。
“这是我们能够使用这种方法进行测距的必要检验，也是为了确保我们使用的工具不会随时间变化，”比索尼说。
该团队于9月7日公布了他们的研究预印本，该研究已被《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志接受。
首次审视古老历史
天文学家怀疑，他们对古老类星体的观测已经暗示，理论家对宇宙的描述可能需要重大修改。当他们在2019年计算出最古老类星体的距离时，他们的结果与主流的宇宙学“标准模型”产生了冲突，其中一种具有突破性意义的解释是，暗能量一直在随时间变化。“我们认为这是真实的，”类星体团队成员、在哈佛大学和史密森尼学会联合运营的天体物理学中心工作的法兰切丝卡·奇瓦诺（Francesca Civano）说。“差异相当显著。”
然而，大胆的说法需要坚实的证据，宇宙学家还需要更多的说服力。达恩·斯克尔尼克（Dan Scolnic），一位在杜克大学工作的宇宙学家，他利用Ia型超新星精确测量宇宙膨胀，并且没有参与类星体研究，他称赞该团队是“理解类星体物理学的顶尖团队之一”，并表示他们正在“采取正确的步骤”来测试类星体作为标准烛光的潜力。
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但他不相信目前的类星体观测数据已经成熟到可以取代超新星，因为天文学家定位超新星的精度是定位类星体的五倍。意大利天文学家最新的工作通过分析足够多的类星体样本来克服了这个缺点，使得统计检验很容易通过。但斯克尔尼克担心，例如，不同种类的类星体可能隐藏在相对嘈杂的数据中。
“让我有点担心的是，当单个测量值不够精确时，”他说，“你不得不怀疑数据中潜藏着哪些系统性不确定性。”
在未来几年里，情况将变得更加明朗。最近发射的一颗名为eROSITA的X射线空间望远镜预计将发现数百万颗附近的类星体，这可能会证实它们作为标准烛光在更易于理解的局部宇宙中的有用性，同时其他巡天项目可能会在被遮蔽的古老宇宙中发现更多此类天体。
“宇宙学家需要认真对待类星体用于宇宙学测量，”奇瓦诺说。“它们是非常好的资源。”
