錢卓望遠鏡觀測到宇宙初期的強烈黑洞噴流

美國太空總署錢卓 X 射線太空望遠鏡團隊近期新研究，團隊觀測到遙遠宇宙黑洞噴出強大噴流。更特別的是，噴流還與宇宙微波背景輻射產生互動作用，更加明亮。

台北天文館配圖

▲ 藝術家根據X射線（右上圖）的觀測結果，想像的宇宙正午時期黑洞樣貌。（Source：NASA）

天文學家利用錢卓望遠鏡和卡爾·央斯基甚大無線電波陣列（VLA）研究的目標黑洞位在稱為「宇宙正午」的宇宙誕生初期，也就是大霹靂後約30億年的時期。過去研究發現在這段時期的大多數星系和超大質量黑洞，成長速度比宇宙歷史任何時期都要快。科學家希望利用黑洞產生的噴流，探討黑洞在宇宙歷史的這個關鍵時期如何對周圍環境造成影響。

團隊在距離地球116億光年和117億光年的位置發現兩個不同黑洞，噴流長度都超過30萬光年。當噴流中電子從黑洞飛出，會穿過宇宙微波背景輻射（CMB），並與產生微波的光子碰撞。這些碰撞能將光子的能量提升到X射線波段，讓錢卓望遠鏡偵測到。

團隊也利用VLA的觀測資料去比較噴流的特性。雖然錢卓望遠鏡偵測到的噴流與VLA資料觀測到的電磁波輻射一致，但卻沒有觀測到與X射線噴射長度相符的連續無線電波噴流。這是因為產生無線電波的電子持續時間不如透過與宇宙微波背景輻射相互作用產生X射線的電子持續時間長。因此科學家才會觀測到增強的X射線輻射，但不一定會看到電波輻射。

綜合兩個不同電磁波波段的觀測結果，研究人員計算出一噴流（J1405+0415）移動速度為光速的95%~99%，另一個噴流（J1610+1811）移動速度則是光速92%~98%。除了測量兩股噴流的速度，研究團隊還測量磁場。他們發現這些磁場對與宇宙微波背景輻射（CMB）相互作用，是產生X射線噴流的典型案例。結果於美國天文學會第246次會議公布，論文發表於《The Astrophysical Journal》。