天文學家可能發現了最遠的超大質量黑洞

天文學家可能已經通過NASA錢德拉X射線天文台的X射線探測到的噴射流發現了最遠的超大質量黑洞。據悉，這一噴射流的源頭是一顆類星體–一個快速增長的超大質量黑洞–它被取名為PSO J352.4034-15.3373（簡稱PJ352-15），位於距離地球約127億光年的一個年輕星系的中心。這一結果可能有助於解釋最大的黑洞是如何在宇宙歷史的早期形成的。

上面這張藝術家插圖展示的是一個類星體及其噴射流的近景，PJ352-52很可能就是這樣。在左下方，物質正在圓盤上繞著一個超大質量黑洞旋轉。一旦它失去了足夠的速度和能量物質就會向內進一步下降並越過所謂的視界–也就是不能返回的點。與此同時，這些物質中的一些以窄束或射流的形式被重新導向遠離黑洞。這些高速噴射的高能粒子由磁場提供動力，當能量從系統中被移走時，磁場就會對磁碟產生制動作用。這是磁碟中物質失去能量的一個關鍵途徑，而這由此提高了黑洞的增長速度。

為了探測X射線噴射的證據，天文學家們利用錢德拉望遠鏡的銳利視野觀察了PJ352-15整整三天。結果錢德拉發現，距離類星體約16萬光年的X射線發射方向跟無線電波中看到的更短的噴流方向相同。相比之下，整個銀河系的跨度約為10萬光年。在錢德拉的數據中，這種噴流並不是連續的，很可能是因為只有噴流最亮的部分可以通過所使用的觀測時間被探測到。

據了解，從PJ352-15的噴射流中探測到的X射線是在宇宙只有9.8億年的時候發射出來的，這相當於不到它現在年齡的1/10。此時，大爆炸遺留下來的宇宙微波背景輻射(CMB)的強度要比現在大得多。當噴氣中的電子以接近光速的速度飛離黑洞時，它們穿過黑洞並跟構成宇宙微波背景輻射的光子發生碰撞從而將光子的能量提升到錢德拉將能探測到的X射線範圍內。在這種情況下，X射線的亮度明顯高於無線電波。這跟觀察到的大型X射線噴流特徵跟射電發射沒有關聯相一致。

在這項對PJ352-15的最新研究之前，天文學家從大爆炸後的第一個十億年間觀測到的最長的噴射流大概只有5000光年長，這跟PJ352-15的射電觀測結果相對應。而PJ352-15也比之前記錄到的最遠的X射線噴流要遠3億光年。