北京
两个类星体挨在一起，看起来近在咫尺，但它们之间到底隔了多远？这个问题听起来简单，做起来却让天文学家头疼了很多年。最近，阿尔伯塔大学的研究团队找到了一种更精确的测量办法，把原本可能高达1000万光年的误差，压缩到了50万光年以内。
先搞清楚：为什么要量类星体之间的距离
要测量宇宙的膨胀速率，天文学家依赖的是距离和退行速度（也就是红移）之间的关系。距离测得越准，膨胀速率就算得越靠谱。
类星体（quasi-stellar objects，简称quasar）是宇宙中最强大、最持久的光源之一，它的能量来自星系中心的超大质量黑洞。黑洞周围强大的吸积盘和喷流，会让星系核心在短时间内亮过星系盘里所有的恒星。当两个星系合并时，它们中心的黑洞也会走到一起，形成更大的超大质量黑洞。
问题就出在这里。要确定一个星系的退行速度，科学家通常测量星系内气体云发出的光。但类星体对不一样——活跃的超大质量黑洞会把气体高速往外推，推得太快，测出来的速度就严重偏离星系本身的真实速度。这会导致沿视线方向的距离测量出现"深度感知"问题，误差最高可达1000万光年。
用论文第一作者、阿尔伯塔大学奥古斯塔纳校区天体物理学助理教授Huanqing Chen的话说：当我们在图像里看到两个类星体靠得很近，看到的其实是三维宇宙的一个投影，所以它们在天空平面上的间距我们能测得很准，但沿视线方向的间距就带着很大的不确定性。而能不能测出真实的物理间距，直接决定了我们判断这两个宿主星系还要多久才会合并。
换个思路：不看气体速度，看被照亮的气体
这项研究测试的是另一种思路——类星体邻近效应（Quasar Proximity Effect，QPE）。它不去测气体云的运动速度，而是去看类星体周围被它的光加热、照亮的那片气体区域里的氢吸收线。在类星体光谱中，这片被加热的气体区域会变得透明，从而被观测到。
研究团队用模拟和算法，把这套方法搬到了类星体对的距离测量上。Chen打了一个很直观的比方：想象两个灯泡放在完全相同的位置，你看到的是一个亮斑；如果把其中一个挪到另一个前面，你就会在前面看到第二个亮斑——而第二个亮斑靠前多少，就告诉你两个灯泡隔了多远。对类星体来说，那些透明区域起的就是同样的作用，用来推算两者之间的间距。
新方法到底准了多少
团队的结果显示，这种新方法给出的距离估计比传统的红移测量更精确：
- 传统红移测量的误差量级：数千万光年
- 新方法的误差量级：最小可到50万光年以内
- 数据来源：本次使用的是模拟数据
- 关键优势：可直接套用到已有的类星体对数据上，不需要天文学家再去采集新的观测
最后一点尤其重要。Chen提到，那些观测"可能需要数年才能获得，甚至根本拿不到"。而新方法可以让天文学家在不需要第二次观测的情况下，判断出一对类星体的真实间距。他说，这个思路值得进一步研究，因为潜力很大。
接下来要做什么
Chen和团队下一步的计划，是测试如何利用真实类星体光谱中更精细、更小尺度的特征，来进一步提升这套方法的精度。
这项研究由Huanqing Chen领导，合作者包括密歇根大学Leinweber理论物理研究所研究员、密歇根大学助理教授Camille Avestruz，以及密歇根大学天文学与天体物理学研究生Jakob Wiest。相关论文发表在The Astrophysical Journal Letters上。
说到底，这件事的有趣之处不在于"又发现了一个天体"，而在于测量工具本身被改进了。宇宙膨胀速率这把尺子上的刻度，可能因此变得更细一点。
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