类星体的疯狂闪烁有助于解释宇宙的"黑暗时代"是如何结束的

天文学家发现了一颗遥远的、迅速变亮的类星体，它的强大喷流对准了地球，让人们难得一见地看到了早期宇宙的演化过程。 利用X射线望远镜探测到的类星体的极端可变性，揭示了一些超大质量黑洞在宇宙大爆炸后的最初十亿年里是如何迅速成长的。 这些发现可能有助于解开有关宇宙"黑暗时代"和黑洞在再电离中的作用的长期谜团。

科学家们发现了一颗带有高能喷流的古老类星体，揭示了黑洞在早期宇宙中的生长过程及其与宇宙再电离的潜在联系。 图片来源：人工智能根据 Lea Marcotulli 的原创插图生成。 编辑：Michael S. Helfenbein

由耶鲁大学领导的一个天文学家小组发现了一个能迅速变亮和变暗的类星体，这可能为了解早期宇宙中的一些天体是如何以极快的速度成长的提供了新的见解。

这个类星体是2012年发射的NASANuSTAR X射线太空望远镜探测到的最遥远的天体。 它也是迄今观测到的变异性最强的类星体之一，这意味着它的亮度会随着时间的推移而发生显著变化。

"在这项工作中，我们发现这个类星体很可能是一个超大质量黑洞，它的喷流指向地球--而且我们是在宇宙最初的十亿年中看到它的。"耶鲁大学天体物理学博士后、1月14日发表在Astrophysical Journal Letters上的一项新研究的第一作者Lea Marcotulli说。

NuSTAR 在轨艺术概念图。 资料来源：NASA/JPL-Caltech

类星体是宇宙中最古老、最明亮的天体之一。 类星体由活动星系核（AGN）--星系中心的黑洞吸引物质的区域--形成，类星体发出的电磁辐射可以在无线电、红外线、可见光、紫外线、X 射线和伽马射线波段中被发现。 这种"可见性"使类星体成为了解宇宙结构和演化的有用替代物。

例如，天文学家利用类星体来研究再电离现象。再电离现象是宇宙大爆炸后不到 10 亿年的时期，在这一时期，电中性氢原子变得带电，第一代恒星照亮了宇宙。

钱德拉 X 射线中心的天文学家、本研究的共同通讯作者托马斯-康纳说："再电离时代被认为是宇宙黑暗时代的终结。关于造成再电离的确切时间和来源类别仍有争议，主动吸积的超大质量黑洞是其中一个罪魁祸首。"

在这项研究中，研究人员将 NuSTAR 对一颗遥远类星体（命名为 J1429+5447）的观测结果与钱德拉 X 射线望远镜四个月前的无关观测结果进行了比较。 研究人员发现，这颗类星体的X射线辐射量在很短的时间内增加了一倍（由于相对论效应，地球上的四个月只相当于类星体的两周）。

耶鲁大学文理学院以色列-蒙森物理和天文学教授、该研究的合著者梅格-乌里（Meg Urry）说："就强度和速度而言，这种程度的X射线变异是极端的。几乎可以肯定的是，它是由一个指向我们的喷流所造成的--在这个锥体中，粒子被传送到距离中心超大质量黑洞达一百万光年的地方。 由于喷流以接近光速的速度移动，爱因斯坦狭义相对论的效应加速并放大了这种变化。"

研究人员说，他们的发现为研究再电离的天文学家提供了重要的、急需的信息。发现更多可能承载喷流的超大质量黑洞引发了一个问题：这些黑洞是如何在如此短的时间内长得如此之大的。

编译自/ScitechDaily