天文学家已经识别出迄今为止早期宇宙中最大的射电喷流。这种广泛的射电喷流在遥远的宇宙中长久以来一直未被探测到。这一发现为天文学家提供了关键的新视角，以了解第一批喷流何时出现以及它们对星系发展的影响。
多年来的观察揭示，大多数星系在其中心都有巨大的黑洞。这些黑洞中气体和尘埃的涌入由于摩擦产生大量能量，形成了被称为类星体的辉煌星系核心，并发射出充满能量的粒子喷流。尽管我们在局部宇宙中——在一些附近的星系中经常看到射电喷流——但在遥远的早期宇宙中，它们直到现在才显现出来。
天文学家利用多种望远镜探测到一条显著的遥远射电喷流，其长度达到惊人的20万光年——是银河系的两倍。这标志着在宇宙历史上如此早期发现的最大射电喷流。该喷流最初是通过低频阵列（LOFAR）望远镜发现的，LOFAR是一个位于欧洲各地的射电望远镜协作网络。
为了全面了解这一射电喷流及其所产生的类星体，随后使用双子座近红外光谱仪（GNIRS）进行了近红外光的观察，并使用霍比·埃伯利望远镜（Hobby Eberly Telescope）进行了光学波长的观察。这些观察对于增强我们对宇宙中第一批重要喷流是何时以及如何形成的理解至关重要。
GNIRS 是双子北望远镜的一部分，双子北望远镜是国际双子座天文台的一部分。该项目部分由美国国家科学基金会（NSF）资助，并由 NSF NOIRlab 管理。
“我们旨在寻找早期宇宙中具有强射电喷流的类星体，以了解这些喷流是如何以及何时产生的，以及它们在星系形成中的作用，”NOIRLab 的博士后研究员、发表在《天体物理学杂志快报》上的研究主要作者安妮克·格劳德曼斯（Anniek Gloudemans）解释道。
了解类星体的特征，如其质量和物质消耗速率，对追踪其形成历史至关重要。为了评估这些属性，研究小组寻求类星体发出的特定光波长，该波长被称为 MgII（镁）宽发射线。通常，这一信号在紫外光谱中被探测到。然而，由于宇宙的扩张，发出的光被拉伸到更长的波长，镁的信号在近红外范围到达地球，使其可以用 GNIRS 观察到。
类星体 J1601+3102 的形成发生在宇宙不到12亿年的时候——仅占其当前年龄的9%。尽管类星体的质量可以超过我们太阳数十亿倍，但这个类星体的质量相对适中，约为太阳质量的4.5亿倍。喷流表现出不对称的亮度和与类星体之间的不同距离，暗示其受到极端环境的影响。
“有趣的是，提供这个巨大射电喷流的类星体与其他类星体相比，并没有一个特别大的黑洞，”格劳德曼斯指出。“这表明，在早期宇宙中产生如此强大的喷流可能并不需要一个异常大的黑洞或强烈的吸积速率。”
早期宇宙中较大射电喷流的缺乏与来自宇宙微波背景辐射的干扰有关——这是一种自宇宙大爆炸以来持续存在的辐射。通常，这种背景辐射会降低来自如此遥远实体的射电发射的可见性。
“正因为这个物体如此极端，我们才能从地球观察到它，尽管它距离遥远，”格劳德曼斯说道。“这一发现展示了将多个在不同波长下工作的望远镜合并的潜力。”
“起初，我们预期南喷流是一个无关的附近源，预计它会显得很小。因此，当 LOFAR 图像揭示出大型复杂的射电结构时，真是令人惊讶，”达勒姆大学的博士后研究员、此次研究的合著者弗里茨·斯韦延（Frits Sweijen）补充道。“这个遥远物体的性质在更高射电频率下的探测带来了挑战，突显了 LOFAR 的独特能力及其与其他仪器的合作潜力。”
研究人员仍然对像 J1601+3102 这样的射电明亮类星体与其他类星体的不同存在许多疑问。尚不清楚创造如此强大的射电喷流必需的条件是什么，或者宇宙中最早的喷流何时出现。感谢双子北、LOFAR 和霍比·埃伯利望远镜的团队合作，我们现在更接近揭示早期宇宙的奥秘。
注意
* 作为参考，邻近宇宙中一个重要的射电喷流是长达2300万光年的喷流，称为波菲利翁（Porphyrion），在大爆炸后63亿年被观察到。
