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观测到从黑洞喷射出比银河系还大的巨型喷流

天文学家发现,早期宇宙中的一个超大质量黑洞正喷射出强大的等离子体喷流,其长度至少是银河系直径的两倍。

这个黑洞所在的星系是一个名为J1601+3102的类星体,我们现在看到的是它在大爆炸后不到12亿年时的样子。该喷流从头到尾跨度达21.5万光年,是在宇宙形成早期阶段所观测到的这类结构中最大的,天文学家认为它有助于解答一些关于此类结构如何生长的问题。

美国国家科学基金会所属NOIRLab的天体物理学家安妮克·格洛德曼斯解释说:“我们一直在寻找早期宇宙中带有强大射电喷流的类星体,这有助于我们了解最初的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。”

观测到从黑洞喷射出比银河系还大的巨型喷流

喷流是超大质量黑洞一种特别有趣的表现。当星系中心的超大质量黑洞附近有足够的物质时,这些物质会旋转形成一个物质盘,在黑洞极强的引力作用下被吸入黑洞。这种物质吸积过程通常会产生一个类星体,旋转的物质因摩擦和引力被加热到数百万度,从而发出耀眼的光芒。

然而,并非所有物质都会落入黑洞而无法逃逸。其中一些物质会沿着事件视界外的磁力线转向,并加速冲向黑洞的两极,然后以极高的速度被喷射到太空中。

这些物质喷发形成喷流,并向太空喷射极远的距离。到目前为止,我们发现的最长喷流从头到尾跨度达2300万光年,这是在宇宙演化后期观测到的。

不过,它们只以无线电波的形式发光,这使得观测它们有点困难。为了识别J1601+3102,格洛德曼斯和她的同事们不得不综合多个望远镜的观测数据,包括欧洲的低频阵列(LOFAR)望远镜、夏威夷的北双子座望远镜以及得克萨斯州的霍比-埃伯利光学望远镜。

观测到从黑洞喷射出比银河系还大的巨型喷流
对J1601+3102的不同观测揭示了其射电喷流的范围。(LOFAR/DECaLS/DESI遗产巡天/LBNL/能源部/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/F. 斯韦延/杜伦大学)

这些观测不仅揭示了J1601+3102喷流的范围,还让研究人员能够研究这个黑洞。通过分析类星体活动所发出的光的量,可以推算出黑洞的质量。

它的质量仅为太阳质量的4.5亿倍,对于类星体黑洞来说,这个规模相对较小。而且它吞噬物质的速度也不是特别快。这些特性表明,类星体可能比我们通常认为的更加多样。

格洛德曼斯说:“有趣的是,与其他类星体相比,驱动这个巨大射电喷流的类星体并没有一个极其巨大的黑洞质量。这似乎表明,在早期宇宙中,产生如此强大的喷流并不一定需要一个超大质量的黑洞或极高的吸积率。”

这一发现详细刊登在《天体物理学杂志通讯》上。

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