錢卓拉發現早期宇宙的黑洞噴出超長粒子流,可能解開天文學關鍵問題

作者 | 發布日期 2021 年 03 月 28 日 0:00 | 分類 天文 Telegram share ! follow us in feedly


天文學家使用 NASA 的錢卓拉 X 射線天文台,發現早期宇宙超大質量黑洞噴出異常長的粒子流,若後續觀測得到證實,將是最遙遠的超大質量黑洞,距離約 127 億光年。此噴流來源是似星體,編號 PSO J352.4034-15.3373(簡稱 PJ352-15),位於年輕星系中心,質量約太陽十億倍。

超大質量黑洞如何在早期宇宙迅速增長,是當今天文學的關鍵問題之一,天文學家認為,儘管黑洞有強大重力,但黑洞並不會直接吸入物質。環繞黑洞吸積盤的物質需要先失去速度和能量,然後才能向內墜落越過事件視界。吸積盤的磁場產生煞車作用,並為噴流提供動力,這是吸積盤物質失去能量並因此提高黑洞生長速率的關鍵。

天文學家使用錢卓拉 X 射線天文台觀測 PJ352-15 共三天,以檢測 X 射線流。X 射線波段看到噴流距離類星體約 16 萬光年,無線電波段則短多了。PJ352-15 打破幾項紀錄。首先,以前觀測到大霹靂發生後十億年內最長噴流約 5,000 光年,只相當於 PJ352-15 的無線電觀測噴流的長度。PJ352-15 位置比之前記錄「最遙遠的 X 射線射流」還更遠,約 3 億光年。

論文作者之一,馬克斯·普朗克天文研究所 Eduardo Bañados 表示,這個噴流很長,這意味著提供動力的超大質量黑洞已經持續相當久,將是研究遙遠超大質量黑洞生長的關鍵。此外噴流發出目前探測到的光時,宇宙只有 9.8 億年,還不到現在年齡十分之一,大霹靂的宇宙微波背景輻射(CMB)強度比現今大,隨著噴流電子以接近光速從黑洞飛離時,與 CMB 輻射光子互相碰撞,將光子能量提升到 X 射線波段範圍內,使 X 射線亮度相較無線電波大大提高,與觀察結果一致。論文發表於《The Astrophysical Journal》。

(本文由 台北天文館 授權轉載;pixabay

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