詹姆斯·韦伯太空望远镜的最新观测，揭示了宇宙中最明亮的已知天体之一——被尘埃包裹的类星体W2246?0526的全新细节。该天体形成于宇宙大爆炸后仅12亿年。近日，相关研究成果发表在《皇家天文学会月报》上。

W2246?0526的艺术想象图。图源：NRAO/AUI/NSF

W2246?0526属于热尘埃遮蔽星系，亦被称作“热狗”星系。其能量主要由星系中心一颗持续吸积物质的超大质量黑洞提供。热尘埃星系亮度极高，红外波段光度超过太阳的10的14次方倍，天文学家一直困惑于这类天体为何能拥有如此极端的亮度。

该天体红移值为4.6，是目前人类发现的距离最远、亮度最高的热尘埃遮蔽星系。过往研究表明，该星系以温度达450开尔文（接近180摄氏度）的高温尘埃为主导。这一高温特征表明，该星系由活动星系核主导。

由塞浦路斯欧洲大学的Charalambia Varnava主导的这项新研究，依托詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测数据，对该星系的光谱能量分布开展了多波段分析，旨在找出能够最合理解释该天体独特发光模式的物理组分。

研究团队结合黑洞周围尘埃环的多种模型，搭配恒星形成模型与宿主星系模型，对该热尘埃遮蔽星系的各项特征展开模拟研究。

研究分析发现，仅依靠黑洞尘埃环、恒星形成区与宿主星系的常规模型，无法解释W2246?0526的中红外辐射特征。研究团队在原有模型基础上新增极地尘埃组分后，模拟结果与观测数据高度吻合，研究取得突破。极地尘埃是指分布在黑洞极地区域、而非仅环绕黑洞赤道区域的尘埃云。

研究证实，最贴合观测结果的物理模型为：观测视角近乎侧向正对尘埃环，且黑洞极地区域同时存在尘埃云。极地尘埃能够吸收高能辐射，并以低能辐射的形式重新释放能量，成为额外的红外辐射来源。

所有模型的拟合结果均表明，加入极地尘埃组分后，模型对W2246?0526的观测数据拟合度出现统计学层面的显著提升。研究人员认为，W2246?0526的红外光谱能量分布，最合理的解释是：近乎侧向观测到的光学厚尘埃环，搭配尘埃环极地区域的光学厚尘埃云共同产生的再辐射效应。

研究人员表示，本次极地尘埃的发现属于“间接证据”。研究团队是通过模型与观测数据的拟合效果推断极地尘埃的存在，并非直接观测到极地尘埃或拍摄到其成像。

本次研究更新了该星系系统的多项物理参数。W2246?0526星系中心黑洞质量最高可达太阳质量的230亿倍，星系恒星形成速率高达银河系的数千倍。

这颗超大质量黑洞贡献了该星系总能量输出的72%至81%。值得注意的是，驱动该星系高强度恒星形成的星暴活动，持续时间仅为数千万年。

本次研究测算的黑洞质量与星系光度数值，较以往测算结果高出约两至三倍。按照最新测算质量，该星系的黑洞质量超出了同等规模星系黑洞的常规预期质量。

相关论文信息：https://doi.org/10.1093/mnras/stag795