来自洛桑联邦理工学院（EPFL）的一组科学家发现了一种利用强引力透镜现象的方法，其精度比任何现有技术都高出约三倍，可以精确地估算出容纳类星体的星系的质量，并追踪其在宇宙时间中的演变。

洛桑联邦理工学院的研究人员利用引力透镜技术提高了类星体宿主星系质量的测量精度，为早期宇宙星系演化和黑洞形成提供了更深入的见解。

这些关于类星体所在星系质量的知识有助于我们了解早期宇宙中星系的演化，有助于构建星系形成和黑洞增长的模型。这些发现最近发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）杂志上。

该研究的资深作者、EPFL天体物理学家弗雷德里克-库尔班（Frédéric Courbin）说："引力透镜实现了前所未有的精确度和准确性，为在遥远宇宙中获得可靠的质量估计值提供了一条新途径，而在遥远宇宙中，传统技术缺乏精确度，而且容易出现偏差。"

该研究的第一作者马丁-米隆（Martin Millon）解释说："过去曾测量过宿主星系的质量，但由于引力透镜的存在，这是在遥远的宇宙中第一次如此精确地测量宿主星系的质量。"

类星体是一个超大质量黑洞的发光体，它位于宿主星系的中心，会吸积周围的物质。通常很难测量类星体的宿主星系有多重，因为类星体是非常遥远的天体，还因为类星体非常明亮，会遮住其附近的任何物体。

通过引力透镜，我们可以计算出透镜物体的质量。根据爱因斯坦的引力理论，我们知道夜空中前景的大质量天体--引力透镜--是如何弯曲来自背景天体的光线的。由此产生的奇怪光环，实际上是引力透镜对背景天体光线的扭曲。

SDSS J0919+2720。资料来源：NASA、ESA 和 F. Courbin（瑞士 EPFL）

十多年前，当库尔班意识到可以将类星体和引力透镜这两者结合起来测量类星体宿主星系的质量时，他骑着自行车来到了索维尼天文台。为此，他必须在一个同时充当引力透镜的星系中找到一个类星体。

斯隆数字巡天（SDSS）数据库是搜索引力透镜类星体候选者的好地方，但为了确保万无一失，库尔班必须看到透镜环。2010 年，他和同事利用哈勃太空望远镜观测了 4 个候选类星，其中 3 个出现了透镜现象。在这三个候选天体中，有一个因其特有的引力透镜环而脱颖而出： SDSS J0919+2720。

库尔宾解释说："SDSS J0919+2720 的 HST 图像显示，前景中有两个明亮的天体，它们都是引力透镜，可能是两个正在合并的星系。左边的是一个明亮的类星体，位于一个暗得无法观测到的宿主星系中。右边的亮物体是另一个星系，是主引力透镜。最左边的暗淡物体是一个伴星系。特征环是来自背景星系的变形光。"

通过仔细分析 SDSS J0919+2720 中的引力透镜环，原则上可以确定两个明亮天体的质量，如果没有共同作者艾默里克-加兰（Aymeric Galan）最近开发的基于小波的透镜建模技术，就不可能厘清各个天体的质量。

伽兰解释说："天体物理学最大的挑战之一是了解超大质量黑洞是如何形成的。知道了它的质量、它与宿主星系的比较以及它在宇宙中的演变过程，我们就能摒弃或验证某些形成理论"。

"在本宇宙中，我们观察到质量最大的星系中心也有质量最大的黑洞。这可能表明，星系的生长受其中心黑洞辐射并注入星系的能量调节。"米隆解释说："然而，为了验证这一理论，我们仍然需要对这些相互作用进行研究，不仅是在本地，而且还要在遥远的宇宙中进行研究。"

引力透镜事件非常罕见，只有千分之一的星系会出现这种现象。由于类星体在每一千个星系中才会出现一个，因此类星体作为透镜的概率是百万分之一。今年夏天，欧空局和美国国家航空航天局（ESA-NASA）将用猎鹰-9 SpaceX 火箭发射"欧几里得"号任务，科学家们希望能探测到数百颗这样的透镜类星体。