科学家发现了早期宇宙中有史以来最大的黑洞喷流——银河系的两倍

360影视 2025-02-07 07:34 2

摘要:更令人惊讶的是,为这颗喷流喷发的类星体提供动力的黑洞,被命名为 J1601+3102,相对较小。(对于一个以类星体为动力的超大质量黑洞来说,就是这样。它的质量仍然相当于 4.5 亿个太阳)。

“有趣的是,与其他类星体相比,为这架大质量射电喷流提供动力的类星体没有极端的黑洞质量。”

当宇宙只有 12 亿年时就存在的双叶喷流至少伸展了令人难以置信的 200,000 光年,使其长度是银河系宽度的两倍。

更令人惊讶的是,为这颗喷流喷发的类星体提供动力的黑洞,被命名为 J1601+3102,相对较小。(对于一个以类星体为动力的超大质量黑洞来说,就是这样。它的质量仍然相当于 4.5 亿个太阳)。

“有趣的是,与其他类星体相比,为这架大质量射电喷流提供动力的类星体没有极端的黑洞质量,”NOIRLab 的团队负责人兼研究员 Anniek Gloudemans 在一份声明中说。“这似乎表明,在早期宇宙中,你不一定需要一个特别大质量的黑洞或吸积率来产生如此强大的喷流。”

尽管人们认为所有大型星系都有一个质量是太阳数百万甚至数十亿倍的中心超大质量黑洞,但并非所有这些宇宙巨星都能为类星体提供动力。

类星体是在超大质量黑洞被大量气体和尘埃包围时形成的,它们可以以这些气体和尘埃为食。这种物质在黑洞周围产生一团扁平的、漩涡状的气体和尘埃云,称为吸积盘。超大质量黑洞的巨大质量在吸积盘中产生潮汐力和巨大摩擦力,使其过热并使其发出明亮的光芒。

并非吸积盘中的所有物质都被送入中央黑洞; 有些被强大的磁场引导到它的两极。这些粒子被加速到接近光速,并以高度准直的双射流的形式从两极喷出。

这些喷流可以通过射电望远镜在很远的地方看到,在当地宇宙中很常见。然而,到目前为止,它们在早期宇宙中还有些难以捉摸,当时这个 138 亿岁的宇宙还不到现在年龄的 10%。

从 J1601+3102 喷发的喷流首先由国际低频 ARray (LOFAR) 望远镜观测到,这是一个位于欧洲各地的射电望远镜网络。

双子座近红外光谱仪 (GNIRS) 随后进行了这一探测,而 Hobby Eberly 望远镜则试图在可见光下对其进行观察。



“我们一直在早期宇宙中寻找具有强射电喷流的类星体,这有助于我们了解第一批喷流是如何以及何时形成的,以及它们如何影响星系的演化,”Gloudemans 说。“只是因为这个天体非常极端,我们才能从地球上观察到它,即使它真的很远。

“这个天体展示了我们通过结合在不同波长下工作的多台望远镜的力量可以发现的东西。”

从 J1601+3102 喷发的喷流首先由国际低频 ARray (LOFAR) 望远镜观测到,这是一个位于欧洲各地的射电望远镜网络。

双子座近红外光谱仪 (GNIRS) 随后进行了这一探测,而 Hobby Eberly 望远镜则试图在可见光下对其进行观察。

“我们一直在早期宇宙中寻找具有强射电喷流的类星体,这有助于我们了解第一批喷流是如何以及何时形成的,以及它们如何影响星系的演化,”Gloudemans 说。“只是因为这个天体非常极端,我们才能从地球上观察到它,即使它真的很远。

“这个天体展示了我们通过结合在不同波长下工作的多台望远镜的力量可以发现的东西。”

这些后续观测的一个关键目标是确定这个类星体的特征以及为其提供动力的超大质量黑洞。

到目前为止,该团队已经能够确定这个黑洞的质量为 4.5 亿太阳质量,但他们也希望了解它吞噬或吸积物质的速度。

该团队还发现,这些喷流并不完全是双胞胎。不仅一个比另一个短,而且一个喷气叶比它的对应物更亮。这可能表明超大质量黑洞周围的极端环境会影响其喷流。

“当我们开始观察这个天体时,我们预计南方急流只是一个不相关的附近来源,而且大部分都很小。当 LOFAR 图像揭示了大型、详细的无线电结构时,这让人感到非常惊讶,“来自杜伦大学的团队成员 Frits Sweijen 说。“这种遥远源的性质使其难以在更高的无线电频率下进行检测,这证明了 LOFAR 本身的强大功能及其与其他仪器的协同作用。”

该团队的研究于周四(2 月 6 日)发表在《天体物理学期刊快报》上。

**类星体(Quasar)**是宇宙中最明亮、最神秘的天体之一,全称为“类似恒星的天体”(Quasi-Stellar Object)。它们位于遥远星系的中心,是活动星系核(AGN)的一种极端表现形式。以下是关于类星体的详细介绍:

极高的亮度:类星体的亮度可以超过整个星系的数千倍,是宇宙中最亮的天体之一。极远的距离:类星体通常位于数十亿光年之外,观测它们相当于看到了宇宙早期的景象。极小的体积:尽管亮度极高,但类星体的核心区域非常小,通常只有太阳系的大小。光谱特征:类星体的光谱具有强烈的发射线,尤其是宽发射线,表明其周围存在高速运动的气体。

类星体的能量来源于其中心的超大质量黑洞(Supermassive Black Hole)。当物质(如气体、尘埃)落入黑洞时,会在黑洞周围形成吸积盘。吸积盘中的物质因摩擦和引力作用被加热到极高温度,释放出巨大的能量,包括可见光、紫外线和X射线等。

赛弗特星系(Seyfert Galaxies):亮度较低,距离较近。射电星系(Radio Galaxies):具有强烈的射电辐射。耀变体(Blazars):喷流指向地球,表现出极强的变光特性。3C 273:第一个被确认的类星体,位于室女座,距离地球约24亿光年。APM 08279+5255:一个极亮的类星体,其亮度相当于太阳的100万亿倍。ULAS J1342+0928:目前已知最遥远的类星体,红移为7.54,距离地球约131亿光年。

类星体是宇宙中最极端的天体之一,它们的发现和研究极大地推动了天文学和宇宙学的发展。通过研究类星体,科学家可以更好地理解超大质量黑洞、星系演化以及宇宙的早期历史。

来源:当代生命哲学家

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