天文学家从一颗类星体中发现了一个巨大的双叶射电喷流，它绵延20万光年，在宇宙刚刚诞生12亿年时就已经存在了。这一突破性发现是利用包括LOFAR和"双子座北"望远镜在内的多台望远镜完成的，它挑战了之前关于早期类星体的假设。

这幅艺术家绘制的插图展示了迄今为止在早期宇宙中发现的最大射电喷流。 该射流是利用国际低频阵列（LOFAR）望远镜首次发现的，LOFAR 是一个由遍布欧洲的射电望远镜组成的网络。 资料来源：NOIRLab/NSF/AURA/M. 加里克

尽管它的能量巨大，但类星体的黑洞却相对较小，这表明产生如此巨大的喷流并不一定需要极高的质量。 这一发现还揭示了为什么这些早期喷流由于受到宇宙微波背景的干扰而难以被探测到。 有了这一新发现，科学家们离揭开早期宇宙的神秘面纱又近了一步。

几十年的天文观测表明，大多数星系的中心都蕴藏着巨大的黑洞。 当气体和尘埃落入这些黑洞时，摩擦会释放出巨大的能量，形成被称为类星体的发光星系核心。 这些类星体可以产生强大的高能物质喷流，利用射电望远镜可以跨越遥远的距离探测到它们。 虽然这种喷流在附近的星系中比较常见，但在遥远的早期宇宙中却一直难以发现--直到现在。

天文学家现在发现了一个双叶射电喷流，它至少绵延 20 万光年--是银河宽度的两倍--这是迄今为止从宇宙历史早期探测到的最大的射电喷流。 该喷流是利用低频阵列（LOFAR）首次发现的，低频阵列是一个由欧洲各地的射电望远镜组成的国际网络。

利用双子座近红外摄谱仪（GNIRS）和霍比-埃伯利望远镜（Hobby Eberly Telescope）进行的近红外和光学跟踪观测，为射电喷流和产生射电喷流的类星体描绘了一幅完整的图画。 这些发现对于更深入地了解我们宇宙中第一个大尺度喷流形成的时间和机制至关重要。

GNIRS 安装在双子座北望远镜上，该望远镜是国际双子座天文台的一半，由美国国家科学基金会（NSF）提供部分资助，并由 NSF NOIRlab 负责运行。

这里显示的类星体 J1601+3102 的光学图像来自 DECam Legacy Survey (DECaLS)，DECaLS 是三项公共巡天观测之一，它们联合对 14000 平方度的天空进行成像，为正在进行的暗能量光谱仪巡天观测（DESI）提供目标。 资料来源：LOFAR/DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/F. Sweijen (Durham University); Image processing： M. Zamani（国家科学基金会 NOIRLab）

安妮克-格劳德曼斯（Anniek Gloudemans）说："我们正在寻找宇宙早期具有强射电喷流的类星体，这有助于我们了解第一批喷流是如何以及何时形成的，它们又是如何影响星系演化的。"他是《Astrophysical Journal Letters》上介绍这些结果的论文的第一作者。

要了解类星体的形成历史，就必须确定类星体的性质，如质量和消耗物质的速度。 为了测量这些参数，研究小组寻找了类星体发出的一种特定波长的光，即 MgII（镁）宽发射线。 通常，这一信号出现在紫外线波长范围内。 然而，由于宇宙的膨胀，类星体发出的光被"拉伸"到更长的波长，镁信号到达地球时是在近红外波长范围内，在那里它可以被全球近红外辐射计探测到。

类星体 J1601+3102。 这幅图像的一部分是作为 DECam 传统巡天（DECaLS）的一部分拍摄的，DECaLS 是三项公共巡天之一，联合对 14，000 平方度的天空进行成像，为正在进行的暗能量光谱仪（DESI）巡天提供目标。 DECals 是利用安装在智利 Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) 的美国国家科学基金会 Víctor M. Blanco 4 米望远镜上的美国能源部制造的 5.7 亿像素暗能量相机 (DECam) 进行的。 资料来源：LOFAR/DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA；图像处理： M. Zamani (NSF NOIRLab)

这颗类星体被命名为 J1601+3102，它形成时宇宙的年龄还不到 12 亿岁，仅为现在年龄的 9%。 类星体的质量可能是太阳质量的数十亿倍，但这颗类星体的质量偏小，只有太阳质量的 4.5 亿倍。 双面射流在亮度和与类星体的距离上都是不对称的，这表明它们可能受到了极端环境的影响。

格劳德曼斯说："有趣的是，与其他类星体相比，产生这种巨大射电喷流的类星体并不具有极高的黑洞质量。这似乎表明，在早期宇宙中产生如此强大的射流并不一定需要特别巨大的黑洞或吸积率。"

以前宇宙早期缺少大型射电喷流的现象被归咎于宇宙微波背景的噪音--宇宙大爆炸留下的无处不在的微波辐射雾。 这种持续的背景辐射通常会减弱这些遥远天体的射电光。

格劳德曼斯说："只是因为这个天体太极端了，我们才能从地球上观测到它，尽管它真的很遥远。这个天体展示了我们可以通过结合使用不同波长的多台望远镜的威力来发现什么。当我们开始观测这个天体时，我们以为南部喷流只是附近一个无关的源，而且大部分都很小。 当LOFAR图像显示出大型、细致的射电结构时，这让我们感到非常惊讶，这个遥远来源的性质使它很难在更高的射电频率下被探测到，这显示了LOFAR自身的威力及其与其他仪器的协同作用。"

对于像 J1601+3102 这样的射电亮类星体与其他类星体有何不同，科学家们仍有许多疑问。 目前还不清楚在什么情况下才能产生如此强大的射电射流，也不清楚宇宙中最早的射电射流是何时形成的。 得益于双子座北站、LOFAR 和霍比-埃伯利望远镜的通力合作，我们离了解神秘的早期宇宙又近了一步。

编译自/ScitechDaily