天文學家發現早期宇宙超大射電噴流，寬達銀河系兩倍!

在早期宇宙又大又黑的廣闊空間裡，發現了一個宇宙中的龐然大物。天文學家利用一個強大的望遠鏡網絡，發現了迄今爲止在如此早期觀測到的最大射電噴流。這個發現多虧了北雙子座望遠鏡和其他儀器，它爲我們提供了獨一無二的視角，讓我們得以一窺宇宙動盪的青春期以及塑造其星系的力量。

這玩意可太大了。這個噴流是從一個叫J1601+3102的類星體發出來的，延伸達驚人的20萬光年——是我們銀河系寬度的兩倍。這個類星體形成於宇宙僅有12億年的時候，僅爲其當前年齡的9%。科學家以前覺得，產生如此巨大噴流所需的條件在宇宙歷史中出現的時間要晚得多。因此，這些發現給星系的演化提供了新線索。

類星體是星系中發光的核心，是靠吞噬氣體和塵埃的超大質量黑洞供能的。當物質旋進這些黑洞的時候，它會升溫，釋放出巨大的能量，還經常發射出接近光速的帶電粒子噴流。這些噴流可被射電望遠鏡探測到，就跟宇宙燈塔似的，照亮宇宙裡很遠的地方。

雖然射電噴流在鄰近宇宙中相對常見，但在早期宇宙中卻難以捉摸（觀測到）。這在一定程度上是由於宇宙微波背景輻射（CMB），即大爆炸的微弱餘暉。宇宙微波背景輻射產生持續的微波輻射霧，這可能會淹沒來自遙遠天體的微弱射電信號。

“只是因爲這個天體非常極端，所以我們即使在它非常遙遠的情況下也能從地球上觀測到它，”美國國家光學紅外天文學研究實驗室（NOIRLab）的博士後研究員、這項研究的主要作者安妮克·格魯德曼斯（Anniek Gloudemans）說，“這個天體表明，我們將不同波長工作的多臺望遠鏡的能力相結合，就能有所發現。”

這一發現始於低頻陣列（LOFAR），這是一個遍佈歐洲的射電望遠鏡網絡。LOFAR識別出了這個類星體的射電特徵，隨後利用雙子近紅外光譜儀（GNIRS）和霍比 - 埃伯利望遠鏡（Hobby Eberly Telescope）對其進行了更詳細的研究。這些儀器共同描繪出了這個類星體及其噴流的完整圖像。

J1601+3102特別引人入勝的地方在於其相對“適中”的黑洞質量。它的質量爲太陽質量的4.5億倍。確實很大，但仍然比許多已知擁有數十億太陽質量的其他類星體小得多。格勞德曼斯（Gloudemans）說：“這似乎表明，在早期宇宙中，要產生如此強大的噴流，不一定需要異常巨大的黑洞或吸積率（吸積率：物質被吸入天體的速率）。”

這些噴流本身是不對稱的，其中一側比另一側更亮且更長。這種不對稱性表明，噴流正在與一種極端環境相互作用，可能是密集的氣體雲或其他星際物質。這種相互作用可以揭示噴流是如何影響其周圍環境的，進而影響數十億年來星系的生長。

該研究的合著者、杜倫大學博士後研究員弗裡茨·斯韋詹（Frits Sweijen）表示：“當我們開始研究這個天體時，我們以爲南方射流只是附近一個不相關的源，而且大部分都很小。當低頻陣列（LOFAR）圖像顯示出巨大而詳細的射電結構時，這相當令人驚訝。”

J1601+3102的發現帶來的問題與其解答的一樣多。爲什麼在早期宇宙中如此巨大的射電噴流如此罕見？產生它們需要哪些條件？它們是如何影響最初星系的演化的？

通過研究像J1601+3102這樣的類星體，天文學家希望拼湊出宇宙是如何從黑暗、毫無特徵的虛空轉變成我們今天看到的充滿活力的星系圖景的故事。

這些研究結果發表在《天體物理學雜誌通訊》上。