二十萬光年噴流：揭開早期宇宙新謎團

天文學家發現了一道巨大的雙瓣電波噴流，它從一個類星體延伸了二十萬光年之遠。這個類星體存在於宇宙僅有十二億歲之時。這項突破性的發現是透過包括LOFAR和北雙子望遠鏡等多座望遠鏡完成的，它挑戰了先前對於早期類星體的假設。

儘管這個類星體擁有巨大能量，但其中心的黑洞相對較小，這意味著產生如此巨大的噴流並不一定需要極端的質量。此外，這項發現也解釋了為何早期的噴流如此難以探測，原因在於宇宙微波背景的幹擾。有了這一新的見解，科學家們在揭開早期宇宙的神秘面紗上又邁進了一步。

數十年的天文觀測顯示，大多數星系的中心都存在著巨大的黑洞。當氣體和塵埃落入這些黑洞時，摩擦會釋放出巨大的能量，形成被稱為類星體的明亮星系核心。這些類星體能夠產生強大的高能物質噴流，利用電波望遠鏡可以在遙遠的距離外探測到它們。雖然這種噴流在附近的星系中相對常見，但在遙遠的早期宇宙中，它們一直難以捉摸，直到現在。

天文學家如今發現了一道雙瓣電波噴流，其長度至少達到二十萬光年，是銀河系寬度的兩倍，這也是宇宙歷史早期所探測到的最大噴流。這道噴流最初是利用低頻陣列（LOFAR）發現的，這是一個遍佈歐洲的國際電波望遠鏡網路。

隨後，利用雙子近紅外光譜儀（GNIRS）在近紅外波段，以及霍比 - 埃伯利望遠鏡在光學波段進行了後續觀測，以全面瞭解這道電波噴流及其背後的類星體。這些發現對於深入瞭解宇宙中第一批大規模噴流的形成時間和機制至關重要。

GNIRS安裝在北雙子望遠鏡上，北雙子望遠鏡是國際雙子天文臺的一部分，部分經費由美國國家科學基金會（NSF）提供，並由NSF NOIRLab運營。「我們一直在早期宇宙中尋找具有強電波噴流的類星體，這有助於我們瞭解第一批噴流是如何以及何時形成的，以及它們如何影響星系的演化。」NOIRLab的博士後研究員安妮克·格勞德曼斯（Anniek Gloudemans）說道，她也是在《天體物理學快報》上發表這一研究成果論文的主要作者。

確定類星體的特性，如質量和吞噬物質的速率，對於瞭解其形成歷史是必要的。為了測量這些引數，研究團隊尋找了類星體發出的一種特定波長的光，稱為MgII（鎂）寬發射線。通常，這種訊號出現在紫外波段。然而，由於宇宙的膨脹，類星體發出的光被「拉伸」到更長的波長，鎂訊號到達地球時處於近紅外波段，這裡可以用GNIRS探測到。

這個名為J1601 + 3102的類星體形成於宇宙不到十二億歲之時，僅為其當前年齡的9%。雖然類星體的質量可以達到太陽的數十億倍，但這個類星體相對較小，質量為太陽的四億五千萬倍。雙面噴流在亮度和從類星體延伸的距離上都是不對稱的，這表明可能有極端環境在影響它們。

「有趣的是，與其他類星體相比，為這道巨大電波噴流提供能量的類星體並沒有極端的黑洞質量。」格勞德曼斯說，「這似乎表明，在早期宇宙中產生如此強大的噴流並不一定需要異常巨大的黑洞或吸積率。」

早期宇宙中大型電波噴流的缺乏，一直被認為是由於宇宙微波背景的噪音所致，宇宙微波背景是大爆炸留下的永恆微波輻射霧。這種持續的背景輻射通常會削弱這些遙遠天體的電波訊號。

「正是因為這個天體非常特殊，即使它非常遙遠，我們也能從地球上觀測到它。」格勞德曼斯說，「這個天體展示了我們如何透過結合多個不同波長望遠鏡的力量來有所發現。」

「當我們開始觀察這個天體時，我們原本預計南部的噴流只是一個不相關的附近天體，而且大部分應該很小。因此，當LOFAR的影象揭示出巨大而細緻的電波結構時，我們感到非常驚訝。」杜倫大學的博士後研究員弗裡茨·斯韋延（Frits Sweijen）說，他也是這篇論文的共同作者。「這個遙遠天體的特性使得在較高電波頻率下難以探測到它，這展示了LOFAR自身的能力以及它與其他儀器的協同作用。」

科學家們對於像J1601 + 3102這樣的電波明亮類星體與其他類星體有何不同，仍然有許多問題。目前還不清楚需要什麼樣的條件才能產生如此強大的電波噴流，或者宇宙中第一批電波噴流是何時形成的。多虧了北雙子望遠鏡、LOFAR和霍比 - 埃伯利望遠鏡的共同努力，我們在理解神秘的早期宇宙方面又邁進了一步。

參考文獻：Anniek J. Gloudemans、Frits Sweijen、Leah K. Morabito、Emanuele Paolo Farina、Kenneth J. Duncan、Yuichi Harikane、Huub J. A. Röttgering、Aayush Saxena和Jan - Torge Schindler於2025年2月6日在《天體物理學快報》上發表的論文《在z∼5的類星體中觀測到的巨型電波噴流（>66 kpc）》。DOI：10.3847/2041 - 8213/ad9609。

研究團隊成員包括安妮克·J·格勞德曼斯（NSF NOIRLab、國際雙子天文臺）、弗裡茨·斯韋延（杜倫大學）、莉婭·K·莫拉比託（杜倫大學）、埃馬努埃萊·保羅·法裡納（NSF NOIRLab、國際雙子天文臺）、肯尼斯·J·鄧肯（愛丁堡皇家天文臺）、針金裕一（東京大學）、胡布·J·A·勒廷格（萊頓大學）、阿尤什·薩克塞納（牛津大學、杜倫大學）和揚 - 託爾格·辛德勒（漢堡大學）。