Gene Leung翻遍了NASA已退役的NEOWISE任务档案,这名麻省理工学院卡夫利天体物理与空间研究所的研究员原本只是想在14年的全天红外扫描数据里找些异常信号。结果,一个距离129亿光年的类星体突然闪现在他眼前,亮度波动幅度达到太阳光度的2万亿倍——这不仅是首个在宇宙大爆炸后不到9亿年就被捕捉到的闪烁类星体,也可能藏着超大质量黑洞如何在早期宇宙中急速成长的线索。

类星体本质上是极活跃的超大质量黑洞,位于某些星系中心,疯狂吞噬被引力拖入的气体。气体坠向事件视界时剧烈摩擦升温,发出耀眼亮光;磁场还会将部分带电粒子高速抛射出去,形成明亮喷流。正因如此,类星体成了宇宙中最明亮的天体之一。已知的类星体超过100万颗,但仅约200颗存在于大爆炸后的第一个十亿年里。这些早期类星体通常也会闪烁,不过幅度大多平平。像这次观测到的、亮度波动达20%的剧烈跳动,在此之前从未在宇宙黎明期的类星体上出现过。

打开网易新闻 查看精彩图片

“人们早就知道近邻宇宙的类星体会闪烁。”Leung在一份声明中说,“闪烁源于气体喂入黑洞的方式发生了波动,而类星体怎样闪烁,能告诉我们黑洞吸积盘的结构,以及黑洞正在‘吞下’什么样的物质块。”这颗类星体释放的能量相当于12万亿个太阳,其光变幅度约20%,也就是2万亿个太阳的亮度,如此剧烈的起伏暗示着黑洞正在以惊人的速度长大。

然而,这颗类星体实在太远,即使如此狂躁的跳动,传到地球时也极其暗淡。更何况宇宙膨胀把它的光波拉伸到了更长的红外波段,产生“红移”效应,让探测难上加难。正因为早期宇宙类星体的闪烁信号微弱且稀少,学界一直对能否用这种方法探知第一批黑洞的生长方式存有疑虑:一方认为闪烁就像是黑洞“进食”的实时记录,能直接揭示吸积过程的时空结构;另一方则担心,仅凭一次极远天体的观测,尚不能排除这是特殊个例,也很难判断闪烁模式在早期宇宙是否普遍。

这次发现的意义倒不在于立刻平息争论,而在于它证实了一条可行路径——用长时标红外巡天数据去捕捉宇宙黎明期的类星体闪烁。NEOWISE原本的设计任务是搜寻危险目标,却在退役后为早期黑洞研究留下了意想不到的火种。当这些忽明忽暗的古老信标被陆续打捞出来,超大质量黑洞如何在不到9亿年内长成数十亿倍太阳质量的谜团,或许就藏在那一次次光变的节律里。