天文学家在宇宙早期发现了一颗亮度剧烈变化的类星体,其光度波动幅度相当于2万亿个太阳的亮度差异。这颗形成于宇宙大爆炸后仅9亿年的天体,成为人类迄今在早期宇宙中观测到的首例"闪烁"类星体。该发现不仅刷新了对类星体演化进程的认知,更揭示了超大质量黑洞可能存在远超预期的快速成长机制。
类星体作为宇宙中最明亮的天体,本质是星系中心吞噬物质的超大质量黑洞。当气体以近乎光速坠入黑洞时,剧烈摩擦产生的高温使物质释放出耀眼光芒,同时磁场将带电粒子加速形成贯穿星际的明亮喷流。尽管已知宇宙中存在超百万颗类星体,但诞生于宇宙前10亿年的仅有约200颗,且此前从未观测到如此显著的亮度波动现象。
研究团队通过分析美国国家航空航天局NEOWISE探测器14年的巡天数据,捕捉到这颗总光度相当于12万亿个太阳的类星体。其亮度在观测期间呈现20%的剧烈波动,相当于瞬间点亮或熄灭2万亿个太阳。由于宇宙膨胀导致的红移效应,原本数日周期的亮度变化被拉长至数月,使得长期监测成为发现该现象的关键。
"这颗类星体的光芒如同风中摇曳的烛火,毫无规律地明暗交替。"项目负责人吉恩·梁形象地描述道。通过分析不同波段的亮度变化,研究团队推断其周围存在一个异常扁平的吸积盘结构。这种高度扁平的气体盘通常出现在演化成熟的类星体中,而该天体形成于宇宙年龄仅8%的时期,远早于理论预测的吸积盘形成时间。
研究合作者安娜-克里斯蒂娜·艾勒斯指出,现有理论认为早期类星体应被松散的气体云包围,形成类似厚环的结构。这颗类星体的发现表明,超大质量黑洞在诞生初期就经历了混乱而高速的演化阶段,其吸积盘的形成时间比预期早了数亿年。这一结论与詹姆斯·韦伯空间望远镜在早期宇宙中观测到的"小红点"现象相互印证,为黑洞快速形成理论提供了关键证据。
该研究成果显示,超大质量黑洞可能通过气体云直接坍缩形成,其成长速度远超传统认知。研究团队计划利用詹姆斯·韦伯空间望远镜搜寻更古老的类星体,试图解开这些宇宙巨兽在极早期宇宙中快速成熟的奥秘。目前已知最古老的类星体形成于宇宙大爆炸后6.5亿年,对其演化机制的研究或将彻底改写人类对星系形成的理解。