Euclid 让红移 7 以上类星体的小样本一次增加超过一倍

一项为罕见天体设计的巡天，一次找到了整批目标

类星体是正在猛烈进食的超大质量黑洞。它吞噬气体时可以亮到压过整个宿主星系。因为类星体是宇宙中最明亮、而且能长期稳定发光的天体之一，所以它们很好用：只要找到一个足够遥远的类星体，它的光就像在数十亿年宇宙空间背后放了一盏灯，让我们读出沿途发生过什么。

最遥远的类星体——那些光在宇宙年龄还不到十亿年时就已出发的天体——也最罕见。在 Euclid 空间望远镜开始主巡天之前，红移 7 以上只有大约九个经确认的类星体；这份列表是从 2011 年第一个此类天体发现后，一个一个慢慢累积起来的。

如今 Euclid Collaboration 在 Astronomy & Astrophysics 发表的新论文中报告：只用巡天前一年半的数据，就找到 31 个红移介于 6.6 与 7.8 的新类星体，其中 12 个位于红移 7 以上。单是这一轮，就让那个红移区间的已知样本增加超过一倍。这真正是一个“巡天能力”的故事，而重要的是把它做到了什么、又还没做到什么说清楚。

为什么如此遥远的类星体值得这么麻烦

红移衡量的是：宇宙膨胀在光抵达我们之前，把它的波长拉长了多少。红移越高，代表我们看到的是越久以前、也就是越早期的宇宙。在红移 7，我们看到的是大爆炸后不到十亿年的时代，接近再游离时期的尾声；当时最早期的明亮天体正逐渐把充满宇宙的中性氢“雾”电离掉。

这个年代的类星体有两个彼此独立的重要用途。第一，每一个类星体里都已经有一颗质量达数亿到数十亿个太阳的黑洞。在这么早的宇宙长出这么重的东西并不容易：如果黑洞吸积速度受一般理论限制，那么在可用的几亿年内，只有本来就相当大的“种子黑洞”才有足够时间长到这种质量。因此，这些天体光是存在、以及它们究竟有多少，就能约束最早期超大质量黑洞如何形成与成长。

第二，类星体光在穿过周围星系际介质时，会留下当时气体仍有多少是中性的痕迹，因此每个类星体也能作为再游离过程本身的探针。

问题是，这些天体极端罕见，也极难找到。在这种红移下，类星体最明显的特征——Lyman-alpha break——已被拉出可见光、进入近红外，因此要找到它们，就必须在很大的天空面积上做很深的近红外成像；在相关亮度限制下，大约每一百平方度才有一个。从地面同时做到“近红外够深”和“范围够广”，一直非常困难。Euclid 正是为填补这个缺口而设计。

Euclid 实际做了什么

Euclid 是一台口径 1.2 米的空间望远镜，执行一项为期六年的巡天，目标是在可见光与近红外中绘制约 14,000 平方度的天空。位于大气层之外，让它能在宽视野下达到地面近红外巡天很难兼得的深度。这篇论文使用的是巡天大约前一年半流入的数据：从 2024 年 2 月到 2025 年 8 月，约 3000 平方度。

要从这堆数据里找出 31 根针，并不是“看一看”就完成。团队先建立定制光度测量，再用数种机器学习与概率分类方法分析——包括 extreme-deconvolution density model、gradient-boosted classifier，以及模板拟合——对每一个微弱、点状光源估计它是高红移类星体的概率，而不是数量远多得多的污染源。最主要的冒牌货，是低温棕矮星，因为它们的颜色会模仿遥远类星体。

候选者会在不同方法间交叉检查，也会由研究者人工复核，再依优先顺序安排后续观测。Euclid 自己的图像负责挑选候选者；真正的确认则靠大型地面望远镜获得的光谱——包括 Magellan 与 Large Binocular Telescope——把光细分到足以看见特征性的谱线中断与发射线。

这个确认步骤目前仍然是进行中的工作。后续光谱观测尚未完成；论文自己明白表示完整性还不够，尤其南天更是如此。那些被追踪、但最后没有成为 31 个确认类星体的候选者，论文也坦白交代：许多是污染源（很大一部分可能是棕矮星），有些结果不确定，有些则完全没有可探测信号。“找到一批确认类星体”是这篇论文的主标题，但选择流程到底抓到了什么、漏掉了什么，完整统计还要留到后续论文。

那个最远纪录，应该放回正确比例

31 个新类星体里，有一个编号 EUCL J1729+6410，红移约 7.77，目前是已知最遥远的类星体。这确实是新纪录，但最好也把这一步究竟有多大说清楚。经过二十年的专门搜索，原本的前沿已经推到红移约 7.5，此前的纪录保持者约为 7.64。从 7.64 前进到 7.77 当然是真正进展，但属于渐进式进展——论文估算红移只增加约 0.13，相当于宇宙时间大约一千五百万年。这是一小步，不是一大跳。

更重要的其实是另一个数字：在一次早期巡天里，红移 7 以上的样本直接翻倍。纪录保持者毕竟只是一个天体，而一个天体只是一个数据点。当样本翻倍，而且还持续增加，你才能真正开始做统计——测量这些黑洞有多常见、多亮、是否聚集——而研究早期宇宙真正需要的就是统计。

大多数新类星体也相对偏暗，比 Euclid 以前发现的明亮类星体暗约一到两个星等。这个微弱端更难碰到，但对再游离研究反而更有价值：较暗类星体在周围挖出的电离气泡较小，因此它们的光会穿过更多仍保持中性的气体。

还有哪些不确定性

这个结果带着三个重要限制，而且每一个都是论文自己明确写出的。

第一，这是初步结果，不是最终测量。作者明确把选择函数与类星体族群的完整统计分析留给后续论文。这里对光度函数的限制只是第一次看，不是最后答案。

第二，不是每一个微弱“类星体”都保证真的是类星体。在微弱端，有些被认作类星体的天体，也可能其实是紧致的早期星系，尤其当它们没有很明显展宽的 Lyman-alpha 谱线时。团队做了初步检查，发现这些对象与点光源相符，而不像延展星系，但作者也把这个检查明确称为初步：要真正确定最微弱天体的本质，仍需要 JWST 等设备做深度近红外光谱。

第三，这些天体本身很暗，接近地面光谱能详细刻画的极限。要测出它们的黑洞质量、周遭环境，以及它们在再游离故事中的位置，还需要 JWST、ALMA 与 NOEMA。Euclid 很擅长把这些东西找到；之后主要还是要把它们交给其他仪器深入研究。

为什么重要

这项工作的价值在于“族群统计”。过去十年，面对宇宙最初十亿年，天文学家只能靠屈指可数的类星体来推断。Euclid 在巡天最早期的一小块区域，就一次把那份“列表”扩成接近真正“样本”的规模；而且依照发射前预测，它还有能力继续累积。

这重要，因为这里的未解问题本来就是族群问题。黑洞怎么能在那么短时间内长得那么大？不同时代的星系际气体到底有多斑驳、多中性？这些问题不可能靠任何一个壮观天体回答，而要靠大量计数、比较、绘图。

Euclid 真正展示的，是它能建立这种普查样本——而且包括比较微弱的一端，这一端也与 JWST 在同一个宇宙时代找到的那些令人困惑的吸积黑洞族群相连。这篇论文没有解决第一批黑洞如何形成，也没有单独测出再游离历史。它提供的是这些问题所需要的大量原材料，并替已在进行中的后续观测设定了一条清楚的前沿。

简明总结

Euclid Collaboration 使用 Euclid Wide Survey 最初约 3000 平方度数据，发现 31 个红移 6.6 到 7.8 的新类星体，其中 12 个位于红移 7 以上——使那里的已知样本增加超过一倍——并包含目前红移最高、约 7.77 的类星体。真正重要的是巡天已证明能大量找到这些极罕见、而且大多偏暗的天体，而不是那笔只小幅推进的单个红移纪录。这仍是早期数据成果：完整统计分析、大量光谱确认，以及单个天体的深入刻画，都还在后面。

不绕弯检查

论文证明了什么： Euclid Wide Survey 在前约 1.5 年、约 3000 平方度的数据中，能以过去巡天做不到的数量找到高红移类星体——31 个确认天体位于红移 6.6 到 7.8，其中 12 个位于红移 7 以上，使那里的已知数量大约翻倍，最遥远的一个在红移约 7.77。

合理但不是重点的事情： 那笔红移纪录本身。它是真的，但只把前沿往前推大约 0.13——从先前约 7.64 到 7.77，相当于宇宙时间约一千五百万年。真正会留下来的标题，应该是样本翻倍、仍在增长，而且碰到了异常微弱的族群，而不是单一纪录保持者。

论文没有证明什么： 它没有回答第一批超大质量黑洞如何形成，也没有测出再游离历史。这些类星体是用来回答那些问题的工具，不是答案。它也不是最终族群普查——完整统计分析明确留到后续论文。

一般读者最需要注意的限制： 后续光谱观测仍不完整，尤其南天；光度函数结果仍是初步；而最微弱的一些“类星体”在 JWST 级别的光谱确认前，最后可能其实是早期星系。

一般读者应有多大信心？ 对“Euclid 已经改变我们在这些红移能找到什么”这件事，可以有高度信心；对较亮、已经同行评审确认的天体也可以有高度信心。至于微弱端族群的精确数字，以及最暗候选者的真实本质，依作者自己的框架，信心应该低一些：这些是第一批结果，并非最终定论。