108亿光年外的“喜马拉雅山脉” 但出现的地方有点奇怪

我们知道星星通常会“抱团取暖”，组合在一起形成星群、星团等。那你有没有想过一群黑洞，而且是一群质量超大质量黑洞，扎堆聚集在一起，这是个什么场面？

日本国家天文台（National Astronomical Observatory）的梁永明（Yongming Liang）领导的一个国际研究小组在分析斯隆数字巡天（Sloan Digital Sky Survey）的数据时，在两组星系团狭小的结合部发现了11个类星体，一举打破之前5个类星体群的纪录。这一发现给天文学家带来了很大的困惑。

迄今宇宙中的最密集的超大质量黑洞群。背景图像由昴星团望远镜上的超主焦相机（HSC）拍摄。红色和蓝色阴影分别代表超大质量黑洞（类星体）和周围数百个年轻的产星星系的密度。白色方块框住的是类星体，较大的方块显示特写图像。（来源：Subaru Telescope / SDSS, Liang et al.）

类星体是在上世纪60年代被发现的一种非常特殊的天体。它们的典型特征是：遥远、明亮。大多数类星体的亮度超过银河系几十倍，然而，它们远在几十亿甚至上百亿光年外发出的光，却依然能被地面观测到。之所以叫“类星体”，就是因为它们看上去像恒星。

左图：哈勃空间望远镜拍摄的历史上第一个类星体3C 273（来源：NASA and J. Bahcall (IAS)）右图：使用星冕仪将类星体主要光学部分挡住，其宿主星系才有可能被探测到。（来源：NASA, A. Martel (JHU), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI), G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory）

当然，事实上并不是。现在我们认为类星体是遥远的较大质量的星系的核心区域。类星体的巨大能源来自于 大量物质坠落 星系中心超大质量黑洞的过程。所以，类星体 ≠ 星系，类星体 ≠ 黑洞，但是类星体又由星系中心超大质量黑洞直接驱动。

黑洞在人们的印象中是只进不出吞噬一切的怪物。然而，事实上黑洞在疯狂“进食”的过程中是会向外释放辐射的，虽然辐射并不来自黑洞的内部。辐射越强说明黑洞吸积物质越多。所以，一个类星体不仅意味着存在一个“大胃王”黑洞，也暗示着它正在 狼吞虎咽！早期星系核心物质很密集，给超大质量黑洞创造了成长条件。另外还有一种情况，就是两个正在碰撞的星系，

类星体的艺术想象画（来源：ESO/M. Kornmesser）

斯隆数字巡天项目是有史以来规模最大、最详细、被引用量最高的巡天项目之一，其目标是扩大我们对宇宙大尺度结构和演化、恒星和星系的形成、银河系的历史、超大质量黑洞的性质的理解。该项目由美国天体物理研究协会（ARC）主导运行，2000年正式投入巡天观测。目前正在进行第五阶段运行，全球有超过40个机构参与。

研究人员在斯隆巡天 BOSS J0210+0052 区域，一个约 10000 平方度的天空范围内，发现了 11 个红移在 2.16-2.20 之间，即距离地球约 108 亿光年的类星体。如果换算成一个立体空间的话，大概是在 1.3 亿光年见方的范围里，挤进去 11 个超大质量黑洞。密度是平均水平的 30 倍，是迄今为止在红移量 z>2 位置上密度最高的区域，就好像远方突然出现了连绵不绝的群山。因此研究团队将这一发现称为“宇宙喜马拉雅山脉”（Cosmic Himalayas）。

黄色X标记表示类星体的位置。色标代表中性氢的密度，红色表示高密度，蓝色表示低密度（蓝色区域富含电离气体）。中性氢集中在左侧星系团中，而电离氢出现在右侧星系团周围。黑色等值线表示星系密度。灰色区域是由于缺少图像或因为明亮前景恒星影响的区域。（来源： Subaru Telescope / SDSS, Liang et al. 2025）

随后，研究团队使用位于夏威夷的昴星团望远镜（Subaru）对 BOSS J0210+0052 区域进行了为期 10 天的观测。在昴星团的图像中，研究人员发现物质的分布有两个相对集中的区域，A和B，就像两个山头一样。同时，识别出 465 个星系，大部分位于A、B两个山头中。这是很好理解的。但奇怪的是，在斯隆巡天中所发现的 11 个类星体不在物质丰富的地方，而是在结合部。打个比方，这片天区的物质分布形成“两山夹一沟”的形态，而拥有超大质量黑洞正在吞噬大量物质的类星体却生活在“山谷”中，你说奇怪不？

黄色X标记表示通过斯隆巡天发现的11个类星体的位置，白色小圆代表通过昴星团望远镜发现的星系（莱曼α发射体，LAEs），方块代表莱曼α团块。（来源： Liang et al. 20 25 ）

目前研究人员还无法给出很好的解释。不过先别急着说挑战现有理论，因为更主要的原因是还有很多情况尚未掌握。比方说，直径 1.3 亿光年应该是一个典型的超星系团的尺度，参考我们所在的本超星系团，直径约 2 亿光年，包含了 1000~2000 个星系，那么如果 BOSS J0210+0052 只有 400 多个星系，是不是显得少了些？研究团队通过氢原子莱曼α特征辐射（Ly α ）来示踪星系物质，但 莱曼α辐射也会遇到吸收和散射，是否可能由于尘埃阻挡而未发现类星体附近的星系？（斯隆巡天发现的类星体与昴星团望远镜发现的星系有部分对应，但并不全部对应。）类星体的数量或许也不是定论，会不会还有些没被发现？因为毕竟昴星团望远镜口径有 8.3 米，而斯隆巡天只是 2.5 米的“小”镜子，极限星等差了3、4个星等呢。

地球所在的本超星系团模拟图。 本星系群位于图像中心（Local Group）， 黄色标出的是几个更大更重要的集团：室女座星系团（Virgo Cluster）、天炉座星系团（Fornax Cluster）、波江座星系团（Eridanus Cluster）。（来源： Richard Powell ）

从类星体的特点和星系演化机制上考虑，也能做些假设。比方说类星体的强烈辐射形成一片“禁区”，有可能抑制了周围星系的形成，或是因为气体被吹散，导致我们没法有效追踪到更多星系，让我们误以为类星体周围星系密度较低。以及，现在我们观测到的形态容易让人想到距离我们不太遥远的“子弹星系团”，两个原星系团（尚未定形）正在发生碰撞，从而触发了类星体活动，并改变了气体分布。

子弹星系团。蓝色表示通过引力透镜计算出的星系团质量分布，紫色表示由钱德拉空间望远镜探测到的X射线辐射，表明气体正在高速碰撞。（来源： NASA/CXC/M. Weiss ）

类星体是宇宙“青春期”的产物，在宇宙大尺度结构以及星系演化过程中扮演着十分重要的角色。“宇宙喜马拉雅山脉”或许蕴藏着宇宙历史的重大谜团。

参考资料：

[1] Yongming Liang et al. Cosmic Himalayas: The Highest Quasar Density Peak Identified in a 10,000 deg2 Sky with Spatial Discrepancies between Galaxies, Quasars, and IGM HI, 2025 ApJ, 986, 60 (DOI: 10.3847/1538-4357/adc1bb)

[2] Cosmic Himalayas Quasar Cluster Defies Explanation (https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2025/20250603-subaru.html)

[3] 斯隆数字巡天项目第五期 Sloan Digital Sky Survey in the Fifth Phase (SDSS-V) (http://www.swifar.ynu.edu.cn/gjhz_Collaborations/slszxtxmdwq_SDSS_V.htm)

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