天文學家發現了一顆遙遠的、迅速變亮的類星體，它的強大噴流對準了地球，讓人們難得一見地看到了早期宇宙的演化過程。利用X射線望遠鏡偵測到的類星體的極端可變性，揭示了一些超大質量黑洞在宇宙大爆炸後的最初十億年裡是如何迅速成長的。這些發現可能有助於解開有關宇宙”黑暗時代”和黑洞在再電離中的作用的長期謎團。

科學家發現了一顆帶有高能量噴流的古老類星體，揭示了黑洞在早期宇宙中的生長過程及其與宇宙再電離的潛在連結。圖片來源：人工智慧根據Lea Marcotulli 的原始插圖生成。編輯：Michael S. Helfenbein

由耶魯大學領導的一個天文學家小組發現了一個能迅速變亮和變暗的類星體，這可能為了解早期宇宙中的一些天體是如何以極快的速度成長的提供了新的見解。

這個類星體是2012年發射的NASANuSTAR X射線太空望遠鏡所偵測到的最遙遠的天體。它也是迄今觀測到的變異性最強的類星體之一，這意味著它的亮度會隨著時間的推移而顯著變化。

「在這項工作中，我們發現這個類星體很可能是一個超大質量黑洞，它的噴流指向地球–而且我們是在宇宙最初的十億年中看到它的。”耶魯大學天體物理學博士後、1月14日發表在Astrophysical Journal Letters上的一項新研究的第一作者Lea Marcotulli說。

NuSTAR 在軌藝術概念圖。資料來源：NASA/JPL-Caltech

類星體是宇宙中最古老、最明亮的天體之一。類星體由活動星系核（AGN）–星系中心的黑洞吸引物質的區域–形成，類星體發出的電磁輻射可以在無線電、紅外線、可見光、紫外線、X 射線和伽馬射線波段中被發現。這種”可見性”使類星體成為了解宇宙結構和演化的有用替代物。

例如，天文學家利用類星體來研究再電離現象。再電離現像是宇宙大爆炸後不到10 億年的時期，在這段時期，電中性氫原子變得帶電，第一代恆星照亮了宇宙。

錢德拉X 射線中心的天文學家、本研究的共同通訊作者托馬斯-康納說：”再電離時代被認為是宇宙黑暗時代的終結。關於造成再電離的確切時間和來源類別仍有爭議，主動吸積的超大質量黑洞是其中一個罪魁禍首。

在這項研究中，研究人員將NuSTAR 對一顆遙遠類星體（命名為J1429+5447）的觀測結果與錢德拉X 射線望遠鏡四個月前的無關觀測結果進行了比較。研究人員發現，這顆類星體的X射線輻射量在很短的時間內增加了一倍（由於相對論效應，地球上的四個月只相當於類星體的兩週）。

耶魯大學文理學院以色列-蒙森物理和天文學教授、該研究的合著者梅格-烏裡（Meg Urry）說：”就強度和速度而言，這種程度的X射線變異是極端的。幾乎可以肯定的是，它是由一個指向我們的噴流所造成的–在這個錐體中，粒子被傳送到距離中心超大質量黑洞達一百萬光年的地方。移動，愛因斯坦狹義相對論的效應加速並放大了這種變化。

研究人員說，他們的發現為研究再電離的天文學家提供了重要的、急需的資訊。發現更多可能承載噴流的超大質量黑洞引發了一個問題：這些黑洞是如何在如此短的時間內長得如此之大的。

編譯自/ ScitechDaily