从宇宙早期超大质量黑洞中喷出的粒子的破纪录喷射

钱德拉（Chandra）的数据可能已经揭示了最遥远的已知X射线超质量黑洞。该喷流的来源是一个类星体（一个快速增长的黑洞），该类星体位于距地球约127亿光年的年轻星系的中心。第一个面板是艺术家对类星体及其喷射器的特写视图的图示，例如PJ352-52中的那个。图像显示了来自PJ352-15的钱德拉（Chandra）的X射线数据，以及来自双子座北望远镜（Gemini-North Telescope）和凯克一号（Keck-I）望远镜的光学和红外数据。这一结果可能有助于解释宇宙历史上最早期的时候最大的黑洞是如何形成的。

天文学家已经利用美国宇航局的钱德拉X射线天文台发现了证据，证明了来自宇宙早期超大质量黑洞的超长粒子喷射。

如果得到证实，那将是最遥远的超大质量黑洞，其X射线探测到的射流来自于距地球约127亿光年的银河系。它可能有助于解释宇宙历史上很早的时候最大的黑洞是如何形成的。

射流的来源是类星体-一个快速增长的超大质量黑洞-名为PSO J352.4034-15.3373（简称PJ352-15），位于年轻星系的中心。它是在大爆炸之后的前十亿年间在无线电波中检测到的两个最强大的类星体之一，其质量比太阳大约十亿倍。

在宇宙的这个早期，超大质量黑洞如何能够如此迅速地增长到如此巨大的质量？这是当今天文学的关键问题之一。

尽管黑洞有着强大的引力和令人恐惧的声誉，但黑洞并不会不可避免地吸引着接近它们的一切。绕磁盘黑洞运动的物质需要先失去速度和能量，然后才能向内坠落，越过所谓的事件视界，即无返回点。磁场在为喷气机提供动力时会在磁盘上产生制动效果，这是磁盘中的材料失去能量并因此提高黑洞生长速率的一种关键方式。

“如果操场上的旋转木马移动得太快，那么孩子就很难向中心移动，所以有人或需要放慢速度，”位于帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的托马斯·康纳（Thomas Connor）说。 ，负责这项研究的加利福尼亚州。“围绕超大质量黑洞，我们认为喷射流可以带走足够的能量，因此物质可以向内掉落，并且黑洞可以增长。”

天文学家需要使用钱德拉的清晰视野观察PJ352-15共三天，以检测X射线射流的证据。X射线从类星体以与无线电波中看到的短得多的射流相同的方向被发现，距类星体约160,000光年。相比之下，整个银河系大约跨越100,000光年。

PJ352-15打破了几个不同的天文记录。首先，以前从大爆炸发生后的十亿年以来观测到的最长的喷气机只有大约5,000光年长，相当于PJ352-15的无线电观测结果。其次，PJ352-15比之前记录的最遥远的X射线射流更远约3亿光年。

“这架喷气机的长度很长，因为这意味着为其提供动力的超大质量黑洞已经持续了相当长的一段时间，”位于德国海德堡的马克斯·普朗克天文研究所（MPIA）的合著者爱德华多·巴纳多斯说。“这一结果强调了对遥远类星体的X射线研究如何提供一种研究最遥远超大质量黑洞生长的关键方法。”

当宇宙只有9.8亿年的历史，还不到其现存年龄的十分之一时，从这架喷射流中探测到的光就发出了。在这一点上，大爆炸遗留下来的宇宙微波背景辐射（CMB）的强度比今天要大得多。

随着射流中的电子以接近光速的速度从黑洞飞离，它们移动并与构成CMB辐射的光子碰撞，从而将光子的能量提升到X射线范围，从而被检测到钱德拉在这种情况下，与无线电波相比，X射线的亮度大大提高。这与大型X射线射流特征没有相关的无线电发射的观察结果一致。

JPL的合著者丹尼尔·斯特恩（Daniel Stern）说：“我们的结果表明，X射线观察可能是研究早期宇宙中类星体的最佳方法之一。”“或者换句话说，未来的X射线观察可能是释放我们宇宙过去秘密的关键。”

有关此研究的更多信息，请阅读“大型X射线射流-扩展了160,000光年-从早期宇宙的超大质量黑洞中获取”。

参考：Thomas Connor，EduardoBañados，Daniel Stern，Chris Carilli，Andrew Fabian，Emmanuel Momjian，SofíaRojas-Ruiz，Roberto Decarli，Emanuele Paolo Farina撰写的“宇宙首十亿年来最强大的类星体的X射线发射” ，Chiara Mazzucchelli和Hannah P. Earnshaw，被接受，《天体物理学杂志》。
2103.03879

描述这些结果的论文已被接受发表在《天体物理学杂志》上。该论文的其他共同作者是克里斯·卡里利（Chris Carilli）（NRAO，新墨西哥州索科罗）；安德鲁·法比安（Andrew Fabian）（英国剑桥大学）； Emmanuel Momjian（NRAO）；索非亚·罗哈斯·鲁伊斯（MPIA）； Roberto Decarli（INAF，意大利博洛尼亚）； Emanuele Paolo Farina（德国Garching马克斯普朗克天体物理研究所）； Chiara Mazzucchelli（智利，ESO）； Hannah P. Earnshaw（加利福尼亚州帕萨迪纳市卡尔泰克大学）。

美国国家航空航天局（NASA）的马歇尔太空飞行中心（Marshall Space Flight Center）管理钱德拉（Chandra）计划。史密森尼天文观测台的钱德拉X射线中心控制着马萨诸塞州剑桥市的科学和马萨诸塞州伯灵顿市的飞行业务。