亚利桑那大学天文学家领导的一个科学家小组利用美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜，发现了宇宙大爆炸后8.3亿年，由10个星系组成的线状排列。这个长达 300 万光年的结构就像一根无形的绳子上的珍珠，由一个发光的类星体固定，类星体是一个星系，其核心是一个活跃的超大质量黑洞。
研究小组认为，这个丝状结构最终将演变成一个巨大的星系团，就像"附近"宇宙中著名的红缨星系团一样。研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》（The Astrophysical Journal Letters）上的两篇论文中。
"这是人们发现的最早的与遥远类星体相关的丝状结构之一，"亚利桑那大学斯图尔特天文台助理研究教授、第一篇论文的第一作者王飞说。王还说，这是第一次在宇宙中如此早期的时间观测到这种结构，而且是三维细节观测。
这幅由韦伯近红外相机（Webb's NIRCam）拍摄的深层星系景象显示了 10 个遥远星系的排列，这些星系由八个白色圆圈标记，呈对角线状。(这个长达 300 万光年的丝状结构由一个非常遥远、非常明亮的类星体支撑着--类星体的核心是一个活跃的超大质量黑洞。这颗类星体名为 J0305-3150，位于图像右侧三个圆圈的中间。它的亮度超过了它的宿主星系。这 10 个被标记的星系在宇宙大爆炸后仅存在了 8.3 亿年。研究小组相信，这个丝状星系最终会演化成一个巨大的星系团。图片来源：NASA、ESA、CSA、Feige Wang（亚利桑那大学），图像处理： 约瑟夫-德帕斯卡尔（STScI）
星系并不是随意散布在宇宙中的。它们不仅聚集成星团和星块，还形成了巨大的相互连接的丝状结构，中间被巨大的荒芜空洞隔开。这张"宇宙网"一开始很脆弱，随着时间的推移，引力将物质聚集在一起，变得越来越清晰。
星系嵌在暗物质的巨大"海洋"中，暗物质和常规物质聚集在局部区域，密度高于周围环境。斯图瓦德大学天文学教授范晓晖（Xiaohui Fan）解释说，星系就像海洋中的波峰一样，骑在被称为"细丝"的连续暗物质串上。新发现的暗物质丝标志着在宇宙年龄仅为现在的 6% 时首次观测到这种结构，原本他们预计会发现一些东西，但没想到会是这么长、这么明显的细结构。
这一发现是 ASPIRE 项目的一部分，该项目是一项大型国际合作项目，由亚利桑那大学的研究人员领导，王是该项目的主要研究人员。ASPIRE是A SPectroscopic survey of biased halos In the Reionization Era的缩写，其主要目标是研究最早黑洞的宇宙环境。该计划将观测 25 个存在于宇宙大爆炸后最初 10 亿年内的类星体，这一时期被称为"宇宙再电离时代"。
130 多亿年前，在重离子时代，宇宙是一个非常不同的地方。星系之间的气体在很大程度上对高能光不透明，因此很难观测到年轻的星系。是什么让宇宙变得完全电离或透明，最终导致在今天的大部分宇宙中探测到"清晰"的条件呢？詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）将深入太空，收集更多关于重离子时代存在的天体的信息，帮助我们了解宇宙历史上的这一重大转变。图片来源：NASA、ESA 和 J. Kang（STScI）
"团队成员、加州大学圣巴巴拉分校的约瑟夫-亨纳维（Joseph Hennawi）说："过去二十年的宇宙学研究让我们对宇宙网的形成和演化有了深入的了解。"ASPIRE旨在了解如何将最早的大质量黑洞的出现嵌入到我们当前的宇宙结构形成故事中"。
研究的另一部分是调查年轻宇宙中八颗类星体的特性。研究小组证实，这些类星体的中心黑洞在宇宙大爆炸后不到 10 亿年就已存在，其质量从 6 亿倍到 20 亿倍太阳质量不等。天文学家仍在继续寻找证据，以解释这些黑洞为何能如此迅速地变大。要在如此短的时间内形成这些超大质量黑洞，必须满足两个标准。
王解释说："首先，你需要从一个巨大的'种子'黑洞开始生长。第二，即使这颗种子一开始的质量相当于一千个太阳，它也需要在相对较短的时间内以最大可能的速度吸积一百万倍以上的物质，因为我们的观测是在它还非常年轻的时候捕捉到它的。"
类星体--如图所示，是宇宙中最亮的天体。类星体的超大质量黑洞在吞噬周围环境的质量时释放出的能量被广泛认为是限制大质量星系生长的主要驱动力。资料来源：STScI
"这些史无前例的观测为我们提供了关于黑洞如何形成的重要线索。我们了解到，这些黑洞位于大质量年轻星系中，这些星系为黑洞的生长提供了燃料库，"斯图瓦德大学助理研究教授杨金义说，他领导着ASPIRE对黑洞的研究，也是第二篇论文的第一作者。
詹姆斯-韦伯太空望远镜还提供了迄今为止最好的证据，证明早期超大质量黑洞如何潜在地调节其星系中恒星的形成。超大质量黑洞在吸积物质的同时，也会产生巨大的物质外流。这些"风"的范围可以远远超出黑洞本身，达到银河系的规模，并对恒星的形成产生重大影响。恒星是在气体和尘埃坍缩成密度越来越大的云团时形成的，这就要求气体非常寒冷。杨解释说，来自黑洞的强风释放出大量能量，会对这一过程造成破坏，从而抑制宿主星系中恒星的形成。"这种风已经在附近的宇宙中观测到过，但在宇宙的早期，即重子化纪元，还从未被直接观测到过。风的规模与类星体的结构有关。在韦伯望远镜的观测中，我们看到这种风延伸至整个星系，影响着星系的演化。
