(This artist's illustration shows the largest radio jet ever found in the early universe. The jet was first identified using the international Low Frequency Array (LOFAR) Telescope, a network of radio telescopes throughout Europe. Follow-up observations in the near-infrared with the Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS), and in the optical with the Hobby Eberly Telescope, were obtained to paint a complete picture of the radio jet and the quasar producing it. Historically, such large radio jets have remained elusive in the distant universe. With these observations, astronomers have valuable new insights into when the first jets formed in the universe and how they impacted the evolution of galaxies. Credit: NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick)
(Using a combination of telescopes, astronomers have discovered the largest radio jet ever found in the early universe. The jet was first identified using the international Low Frequency Array (LOFAR) Telescope, a network of radio telescopes throughout Europe. Follow-up observations in the near-infrared with the Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS), and in the optical with the Hobby Eberly Telescope, were obtained to paint a complete picture of the radio jet and the quasar producing it. The optical image shown here comes from the DECam Legacy Survey (DECaLS), one of three public surveys that jointly imaged 14,000 square degrees of sky to provide targets for the ongoing Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Survey. DECaLs was conducted using the 570-megapixel Department of Energy-fabricated Dark Energy Camera (DECam), mounted on the U.S. National Science Foundation Víctor M. Blanco 4-meter Telescope at Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) in Chile, a Program of NSF NOIRLab. Credit: LOFAR/DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/F. Sweijen (Durham University). Image processing: M. Zamani (NSF NOIRLab))
블랙홀은 이름과 달리 너무 많은 물질을 흡수할 때 모든 물질를 흡수하지 않고 제트의 형태로 방출하면서 밝게 빛납니다. 블랙홀의 양축으로 만들어져 나오나 강력한 제트는 우주에서 가장 밝은 천체인 퀘이사의 정체이기도 합니다.
은하 중심에는 거대한 블랙홀이 있고 이 블랙홀은 강력한 제트를 만드는데, 우주 초기의 강력한 활동성 은하는 특별히 강한 제트를 만들어 냅니다. 이 강력한 제트는 수천 광년 이상의 강한 빛의 분수쇼를 보여줍니다.
유럽의 대규모 전파 망원경 어레이인 Low Frequency Array (LOFAR)는 초기 우주에서 가장 큰 전파 제트 (radio jet)를 발견했습니다. J1601+3102는 빅뱅 직후 12억년 혹은 우주 나이의 9%에 해당하는 시점에 포착된 퀘이사로 무려 20만 광년에 달하는 거대한 전파 제트를 보여주고 있습니다. (사진)
과학자들은 마그네슘 방출 스펙트럼 (MgII)를 관측해 제트를 뿜어내는 블랙홀의 질량과 물질 흡수 속도 같은 정보를 알아냅니다. 본래 이 파장은 자외선 영역이지만, 지구에 도달하는 동안 적색편이에 의해 파장이 길어지면서 전파 영역에서 관측됩니다.
과학자들은 LOFAR 데이터를 통해 이를 확인하는 한편 Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS), 호비 에버리 망원경 (Hobby Eberly Telescope)을 통해 다른 영역에서도 이 퀘이사를 관측해 더 자세한 정보를 알아냈습니다.
이 퀘이사는 태양 질량의 4억 5천만배 정도 질량을 지니고 있는데, 물론 엄청난 질량이지만, 제트의 크기에 비해 작은 규모라 과학자들의 궁금증을 불러일으키고 있습니다. 더구나 제트의 모양도 비대칭적인데, 그 이유 역시 미스터리입니다.
과학적 발견은 새로운 의문을 낳는 경우가 많습니다. 이번 관측 역시 새로운 궁금증을 푸는 과정에서 새로운 사실을 밝혀낼 단서가 될 것으로 기대합니다.
참고
https://phys.org/news/2025-02-astronomers-reveal-largest-radio-jet.html
Monster radio jet (>66 kpc) observed in quasar at z ∼ 5, Astrophysical Journal Letters (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ad9609
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