美国宇航局钱德拉x射线天文台的天文学家发现了早期宇宙中一个特大质量黑洞产生的粒子喷流的证据。
x射线喷流的源头是一个类星体,或者说是一个快速增长的超大质量黑洞,命名为PSO J352.4034-15.3373或PJ352-15。
这颗类星体位于一个年轻星系的中心,是宇宙大爆炸后10亿年内通过无线电波发现的两颗威力最大的类星体之一。
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就规模而言,PJ352-15的质量大约是太阳的10亿倍。
如果这种粒子喷流得到证实,它将是x射线检测到的距离地球127亿光年的星系中最远的超大质量黑洞。
对科学家来说,这种喷射可能有助于理解在宇宙历史早期最大的黑洞是如何形成和成长的。
科学家们用马萨诸塞州的钱德拉望远镜在三天时间里近距离观察了PJ352-15,以发现x射线喷射和x射线发射的证据,这些x射线发射距离这颗类星体约16万光年。
PJ352-15是一个破纪录者,因为它比之前记录到的最远的x射线喷流要远3亿光年。
此外,与PJ352-15相比,之前在大爆炸后10亿年观测到的最长的粒子喷流只有大约5000光年长。
钱德拉观测到宇宙只有9.8亿岁时发出的光,当时背景辐射的强度比现在大得多。
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远离黑洞的电子与构成辐射的光子发生碰撞,并使光子进入x射线范围——增加x射线射流的亮度,使钱德拉能够捕捉到它。
美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的托马斯·康纳(Thomas Connor)领导了这项研究。
在一系列的推文中,康纳周二说,他和他的团队盯着这颗类星体整整三天,在周一的博客中,他强调了有多少天文学的基本问题与我们所观察到的宇宙是如何形成的有关。
“过去十年绝对是探索宇宙最初十亿年黑洞的淘金热,每一项新发现都突破了我们认为可能的极限,”他在周三接受福克斯新闻采访时表示。“特别是,我们在宇宙早期发现了比以往更多的大质量黑洞,这是一个挑战——你怎么能在这么短的时间内长成这么大的黑洞?”
虽然喷流被认为是加速黑洞成长的一种方式,但之前看到的喷流相对较小,这表明它们非常年轻。
“我们的研究结果表明,这些喷流可以持续100万年,在此期间,它们可以加速黑洞的增长。用x射线探测到这些喷射流,而不是用无线电频率探测到,这意味着可能还有更多这种延伸的喷射流,只是我们还没有找到而已。”“简而言之,我们的新结果表明,x射线观测可能是解决早期黑洞增长挑战的关键。”
他说,得出这个结论的过程是艰辛的。
“大约10年前,在我们甚至还不知道它是什么之前,这个黑洞就被第一次标记出来进行观测。2017年9月,我们终于测量了它的红移,发现它存在于宇宙诞生的前10亿年。这导致我们在2018年3月提出用钱德拉进行观测;社区高度评价我们的科学,观测是在2019年8月和9月进行的,”Connor回忆道。
“在大流行期间,研究这些结果尤其具有挑战性,团队成员来自6个不同的国家。但这种合作是至关重要的,因为我们讨论了如何确保我们的结果是强有力的,以及我们的研究结果的整体影响,”他说。
一篇描述康纳研究结果的论文已被《天体物理学杂志》接受发表。