หากได้รับการยืนยัน มันจะเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ห่างออกไปที่สุดโดยตรวจพบเจ็ตในรังสีเอกซ์ มาจากกาแล็กซีที่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 12.7 พันล้านปีแสง เจ็ตอาจช่วยอธิบายว่าหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดก่อตัวขึ้นในช่วงเริ่มต้นของประวัติศาสตร์จักรวาลได้อย่างไร

แหล่งที่มาของเครื่องบินเจ็ตคือควาซาร์ ซึ่งเป็นหลุมดำมวลมหาศาลที่เติบโตอย่างรวดเร็ว ชื่อ PSO J352.4034-15.3373 (เรียกสั้นๆว่า PJ352-15) ซึ่งอยู่ใจกลางดาราจักรอายุน้อย มันเป็นหนึ่งในสองควอซาร์ที่ทรงพลังที่สุดที่ตรวจพบในคลื่นวิทยุในช่วงหนึ่งพันล้านปีแรกหลังบิ๊กแบง และมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ประมาณหนึ่งพันล้านเท่า

หลุมดำมวลมหาศาลสามารถเติบโตอย่างรวดเร็วเพื่อเข้าถึงมวลมหาศาลในยุคต้นของจักรวาลได้อย่างไร? นี่เป็นหนึ่งในคำถามสำคัญทางดาราศาสตร์ในปัจจุบัน

แม้จะมีแรงโน้มถ่วงที่ทรงพลังและชื่อเสียงที่น่าเกรงขาม แต่หลุมดำก็ไม่ได้ดึงทุกสิ่งที่เข้าใกล้พวกมันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ วัสดุที่โคจรรอบหลุมดำในดิสก์จะต้องสูญเสียความเร็วและพลังงานก่อนที่จะสามารถตกลึกเข้าไปข้างในเพื่อข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ที่เรียกว่าจุดที่ไม่ย้อนกลับ สนามแม่เหล็กสามารถทำให้เกิดผลกระทบต่อการเบรกบนดิสก์ในขณะที่ส่งกำลังเครื่องบินเจ็ต ซึ่งเป็นวิธีหนึ่งที่สำคัญสำหรับวัสดุในดิสก์ที่จะสูญเสียพลังงาน ดังนั้นจึงช่วยเพิ่มอัตราการเติบโตของหลุมดำ

"ถ้าม้าหมุนในสนามเด็กเล่นเคลื่อนที่เร็วเกินไป เด็กจะเคลื่อนตัวไปยังศูนย์ได้ยาก ดังนั้นต้องมีคนหรือบางสิ่งบางอย่างที่ต้องชะลอการนั่ง" โธมัส คอนเนอร์ จากห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนด้วยไอพ่น (JPL) ของ NASA ในเมืองแพซาดีนา กล่าว แคลิฟอร์เนียซึ่งเป็นผู้นำการศึกษา "รอบๆ หลุมดำมวลมหาศาล เราคิดว่าเครื่องบินไอพ่นสามารถดึงพลังงานออกไปได้เพียงพอ เพื่อให้สสารสามารถตกเข้าด้านในและหลุมดำก็สามารถเติบโตได้"

นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องสังเกต PJ352-15 เป็นเวลาทั้งหมดสามวันโดยใช้วิสัยทัศน์อันเฉียบแหลมของจันทราเพื่อตรวจหาหลักฐานของไอพ่นเอ็กซ์เรย์ การแผ่รังสีเอกซ์ถูกตรวจพบว่าอยู่ห่างจากควาซาร์ประมาณ 160,000 ปีแสงในทิศทางเดียวกันกับเครื่องบินไอพ่นที่สั้นกว่าที่เคยพบในคลื่นวิทยุโดย Very Long Baseline Array โดยการเปรียบเทียบ ทางช้างเผือกทั้งหมดมีความยาวประมาณ 100,000 ปีแสง

PJ352-15 ทำลายบันทึกทางดาราศาสตร์ที่แตกต่างกันสองสามรายการ อย่างแรก เครื่องบินเจ็ตที่ยาวที่สุดที่เคยสำรวจตั้งแต่หนึ่งพันล้านปีแรกหลังบิ๊กแบงมีความยาวเพียง 5,000 ปีแสง ซึ่งสอดคล้องกับการสังเกตการณ์ทางวิทยุของ PJ352-15 ประการที่สอง PJ352-15 อยู่ไกลกว่าเครื่องเอ็กซ์เรย์เจ็ตที่ห่างไกลที่สุดประมาณ 300 ล้านปีแสงที่บันทึกไว้ก่อนหน้านั้น

Eduardo Bañados ผู้เขียนร่วมจากสถาบัน Max Planck for Astronomy (MPIA) ในเมืองไฮเดลเบิร์ก ประเทศเยอรมนี กล่าวว่า "ความยาวของเครื่องบินเจ็ตนี้มีความสำคัญ เพราะมันหมายความว่าหลุมดำมวลมหาศาลที่ให้พลังงานแก่มันได้เติบโตขึ้นเป็นระยะเวลานาน "ผลลัพธ์นี้เน้นย้ำว่าการศึกษาเอ็กซ์เรย์ของควาซาร์ที่อยู่ห่างไกลเป็นวิธีที่สำคัญในการศึกษาการเติบโตของหลุมดำมวลมหาศาลที่ห่างไกลที่สุด"

แสงที่ตรวจพบจากเครื่องบินลำนี้ถูกปล่อยออกมาเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 0.98 พันล้านปี ซึ่งน้อยกว่าหนึ่งในสิบของอายุปัจจุบัน ณ จุดนี้ ความเข้มของการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังคอสมิกที่เหลือจากบิ๊กแบงนั้นมากกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันมาก

ขณะที่อิเล็กตรอนในเครื่องบินเจ็ตบินออกจากหลุมดำด้วยความเร็วที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสง พวกมันจะเคลื่อนที่ทะลุผ่านและชนกับโฟตอนซึ่งทำให้เกิดรังสีไมโครเวฟพื้นหลังในจักรวาล ซึ่งเพิ่มพลังงานของโฟตอนขึ้นสู่ช่วงเอ็กซ์เรย์ ตรวจพบโดยจันทรา ในสถานการณ์นี้ รังสีเอกซ์มีความสว่างเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับคลื่นวิทยุ สิ่งนี้เห็นด้วยกับข้อสังเกตว่าคุณสมบัติเอ็กซ์เรย์เจ็ตขนาดใหญ่ไม่มีการปล่อยคลื่นวิทยุที่เกี่ยวข้อง

"ผลของเราแสดงให้เห็นว่าการสังเกตการณ์ด้วยรังสีเอกซ์สามารถเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดในการศึกษาควาซาร์ด้วยเครื่องบินไอพ่นในเอกภพยุคแรก" แดเนียล สเติร์น ผู้เขียนร่วมของ JPL กล่าว "หรือพูดอีกอย่างหนึ่งก็คือ การสังเกตการณ์ด้วยรังสีเอกซ์ในอนาคตอาจเป็นกุญแจสำคัญในการไขความลับของอดีตจักรวาลของเรา"