圖上的藍光是100多億年前黑洞發出的


圖上的藍光是100多億年前黑洞發出的


透過一個古老黑洞的噴流,天文學家得以觀測到宇宙只有27億年(距今100多億年)歷史時發出的光。利用美國航空航天局(NASA)的錢德拉X射線天文望遠鏡,研究者“無意間”發現了這次遙遠的黑洞噴流,揭示出在大爆炸發生後較早的幾十億年裡,宇宙中存在的超大質量黑洞比以往認為的更多,並且具有強烈的噴流活動。

整個天空的微波輻射,圖片由歐洲空間局的普朗克衛星拍攝。黃色斑點顯示的是宇宙微波背景輻射。在錢德拉望遠鏡探測到的噴流中,電子穿過宇宙微波背景輻射,與微波光子碰撞,增強了X射線波長的能量。

在這一時間點上,宇宙大約只有目前年齡的五分之一,而那時的殘留輻射比現在強烈得多。錢德拉望遠鏡發現的此次噴流是被宇宙中最古老的光照亮的。這道光出現於一個被稱為B3 0727+409的黑洞系統裡,距離地球至少有30萬光年。

儘管天文學家並不十分同意噴流會發出X射線的解釋,但他們表示,從B3 0727+409噴流而出的電子很可能會以接近光速的速度傳播數十萬光年,形成能夠被天文望遠鏡捕獲的X射線頻帶。

在大爆炸之後較早的幾十億年裡,宇宙中充滿了比現在更高強度的宇宙微波背景輻射(CMB)。這一時期,由黑洞噴流出來的電子會穿過宇宙微波背景輻射,與微波光子碰撞,從而增強X射線波段的能量。

日本宇宙科學研究所(Institute of Space and Astronautical Science,ISAS)的奧羅拉?西米翁內斯庫(Aurora Simionescu)領導了這項研究,她說:“我們現在發現的這次噴流發生在宇宙誕生不到30億年的時候,而噴流中X射線的亮度比近期宇宙所應該具有的亮度強大約150倍。”

通常情況下,這種發現是通過射電望遠鏡取得的,而不是通過X射線望遠鏡。但是這一次,X射線成像成功捕捉到了噴流活動,而噴流中幾乎沒有出現無線電信號。“我們實際上是無意間觀測到了這次不可思議的噴流,因為它剛好出現在錢德拉望遠鏡的視野中,而我們當時正在觀測另一些東西,”共同作者、波蘭雅蓋隆大學的Lukasz Stawarz解釋道。

不過,Stawarz也表示,觀測到像B3 0727+409系統這樣的噴流並不常見,“如果較亮的X射線噴流能夠與非常微弱,或者無法探測到的無線電波並存的話,這意味著宇宙中可能存在著更多這樣的噴流,因為我們還沒有對它們進行系統的搜尋。”

研究者稱,類似這樣的噴流活動可以提供有關宇宙早期超大質量黑洞行為的線索,並幫助瞭解這些黑洞可能隨時間發生的改變。“超大質量黑洞的活動,包括髮射噴流等,可能在宇宙初期和後來的時間裡各不相同,”共同作者、美國海軍研究實驗室的Teddy Cheung說,“通過發現並研究更多這些遙遠的噴流,我們可以瞭解超大質量黑洞的性質在數十億年時間裡發生的變化。”


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