天文学家已经发现了已知宇宙中最遥远,最古老的无线电发射源。这个来源是宇宙中最强大的粒子加速器之一:距地球约130亿光年的类星体以接近光速的速度喷出粒子流。
类星体是宇宙中最古老,最远,最重和最亮的物体。它们构成了银河系的核心,在这些核心中,一个快速旋转的超大质量黑洞席卷了所有无法逃避其重力控制的物质。当黑洞吞噬这个问题时,它还会爆炸出大量的辐射,这些辐射的总和比最亮的恒星的发光多一万亿倍,使类星体成为可观测宇宙中最亮的物体。
“鉴于这些物体是如此明亮,可以在很远的地方观察到它们,”与爱德华多·巴纳多斯(EduardoBañados)一起领导该发现的Chiara Mazzucchelli告诉《生命科学》。“当像银河系这样的星系太微弱而无法在这些距离上被发现和研究时,我们可以使用这些非常发光的类星体来研究宇宙很小的时候。我们正在谈论的是第一批恒星和星系形成的时间。 ”
特别是这个类星体,名为P172 + 18,是大爆炸后约7.8亿年的遗物,揭示了宇宙最早年龄之一的线索-电离时代。在这一时期的开始,宇宙被几乎均匀的氢气云笼罩着。科学家们将这次称为宇宙的黑暗时代,因为发射的大部分光很快就被中性电荷的气体吸收。最终,重力使原始气体崩塌成最初的恒星和类星体,它们开始加热并电离周围的气体,从而使光通过。
智利欧洲南方天文台的天文学家Mazzucchelli和德国马克斯·普朗克天文研究所的天文学家Bañados首次在智利拉斯坎帕纳斯天文台使用麦哲伦望远镜时发现了类星体。他们观察到了从黑洞上方和下方喷出的强大粒子喷出的广播信号。超快粒子发出大量 无线电波。科学家称这些类星体为“放射状”,并认为它们的加速粒子射流在早期星系的演化中起着举足轻重的作用,仅在约10%的类星体中可见。
包括夏威夷的凯克天文台和智利的超大望远镜在内的望远镜进一步观察到,P172 + 18的质量比太阳大近3亿倍,是迄今发现的增长最快的类星体之一。问题是,科学家们不知道黑洞是如何在宇宙初期如此庞大的。射流可能是一个解释。
理论研究表明,无线电射流的存在可以提高黑洞吞噬物质的速度,这意味着它们可以使黑洞生长得更快,并可以解释为什么[黑洞]这么早就如此庞大”,Mazzucchelli说。“与此同时,射流也可能通过影响恒星的形成来影响类星体周围的星系。”
但是,黑洞的进食狂潮可能不会持续很长时间。当天文学家将他们最近的观测结果与二十多年前进行的一次天空调查相比较时,他们发现类星体失去了一半的亮度,这表明类星体可能已经到达了生命的最后阶段。
黑暗中的信标
Mazzucchelli将类星体描述为遥远的手电筒,照亮了宇宙历史中的特定时间和空间。发现的每个新类星体揭示了大爆炸与我们今天所看到的宇宙之间的时间轴上的另一个补丁。她希望研究小组将来能找到更多附近的类星体。
实际上,在发现P172 + 18之后不久,天文学家就在附近发现了第二个无线电波信标。如果进一步的观察证实该同伴无线电源与类星体位于相同的距离,则它可能是有史以来发现的最遥远的一对活跃星系。研究人员希望,诸如NASA的James Webb太空望远镜这样的望远镜能够确定无线电源的准确距离。
研究人员的发现将发表在即将出版的《天体物理学杂志》上。