钱德拉拉发现早期宇宙的黑洞喷出超长粒子流

天文学家使用NASA的钱德拉拉X射线天文台,发现早期宇宙超大质量黑洞喷出异常长的粒子流,若后续观测得到证实,将是最遥远的超大质量黑洞,距离约127亿光年。此喷流来源是似星体,编号PSO J352.4034-15.3373(简称PJ352-15),位于年轻星系中心,质量约太阳十亿倍。

超大质量黑洞如何在早期宇宙迅速增长,是当今天文学的关键问题之一,天文学家认为,尽管黑洞有强大重力,但黑洞并不会直接吸入物质。环绕黑洞吸积盘的物质需要先失去速度和能量,然后才能向内坠落越过事件视界。吸积盘的磁场产生刹车作用,并为喷流提供动力,这是吸积盘物质失去能量并因此提高黑洞生长速率的关键。

天文学家使用钱德拉拉X射线天文台观测PJ352-15共三天,以检测X射线流。X射线波段看到喷流距离类星体约16万光年,无线电波段则短多了。PJ352-15打破几项记录。首先,以前观测到大爆炸发生后十亿年内最长喷流约5,000光年,只相当于PJ352-15的无线电观测喷流的长度。PJ352-15位置比之前记录“最遥远的X射线射流”还更远,约3亿光年。

论文作者之一,马克斯·普朗克天文研究所Eduardo Bañados表示,这个喷流很长,这意味着提供动力的超大质量黑洞已经持续相当久,将是研究遥远超大质量黑洞生长的关键。此外喷流发出目前探测到的光时,宇宙只有9.8亿年,还不到现在年龄十分之一,大爆炸的宇宙微波背景辐射(CMB)强度比现今大,随着喷流电子以接近光速从黑洞飞离时,与CMB辐射光子互相碰撞,将光子能量提升到X射线波段范围内,使X射线亮度相较无线电波大大提高,与观察结果一致。论文发布于《The Astrophysical Journal》。