利用ALMACO光譜搜尋來學習在紅移z>7時最遙遠的類星體(1/3)

高紅移的類星體 (quasar) 是獨特的星體，對於宇宙早期階段的研究有非常重要的影響。這些類星體的光學/近紅外光譜提供了重要的證據，協助我們釐清在再電離 (reionization) 過程中的星際介質離子化程度以及宇宙中第一個超巨質量黑洞的質量。對高紅移類星體宿主星系的次毫米波觀測幫助了解在宇宙中超巨質量黑洞及宿主星系的形成。近期大型的光學及近紅外波段望遠鏡以及先進的儀器讓紅移在 6.5 < z < 7.5 的類星體觀測變得可能。然而，只有兩個類星體在紅移 z > 7 的地方被發現。利用 ALMA 望遠鏡的次毫米波光譜觀測，我們提出並測試一個對於 z > 6.5 類星體的新的觀測策略。這方法是基於利用一氧化碳 (CO) 發射線的高旋轉能階，這些能階被認為是高紅移類星體的宿主星系中的強烈恆星形成作用所造成。從PanSTARRS觀測中，我們成功地偵測一氧化碳的發射光譜從約數十個我們所挑選在紅移範圍6.5 < z < 7.5的類星體。更甚至，在紅移z > 7時我們已經發現了三個最新的遙遠類星體，幾乎翻倍了所有已知紅移在z > 7的類星體。已發現類星體的一氧化碳氣體分佈表示宿主星系有一個靠近的絆生原星系處於由大部份是分子雲所組成不同階段的交互作用。這些絆生原星系的發現提供了對原生分子雲環繞超巨質量黑洞的第一個直接的證據。我們也首次從一些新發現的類星體中偵測到水蒸氣的放射譜線。已偵測到水的放射譜線建議年輕宇宙在銀河的恆星生成區域有非常高的密度和溫度，這在低紅移的星系中並不典型被觀測到。在這份計劃中，我們提出對於我們所發現的高紅移類星體的詳細學習。我們的學習將包含1)分子雲氣體質量的測量2)恆星形成率的估算3)附近環境的學習4)最新發現紅移z > 7的類星體中的黑洞質量測量。藉由這些類星體的學習，我們將首次得到年輕宇宙中宿主星系裡超巨質量黑洞在非常早期階段恆星形成的珍貴資訊。