天文學家們剛剛在一個星系中發現了一個隱藏在“陰影”中的未知結構。他們通過擴大阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）的動態範圍來實現這一目標，該陣列是目前最大的天文項目，以探測微弱的無線電發射。
這種微弱的無線電發射，無論無線電頻率如何，都具有恆定的亮度，在類星體3C 273的主星系中延伸了數萬光年，是一個標誌性的宇宙“燈塔”。這一發現可能有助於揭開星系演變和恆星形成的秘密。
由於實現了高成像動態範圍，日本的一個天文學家小組首次發現了一個微弱的無線電發射，覆蓋了一個中心有能量黑洞的巨大星系。該射電發射是由中心黑洞直接產生的氣體釋放出來的。研究小組希望通過對其他類星體應用同樣的技術來了解黑洞如何與它的宿主星系相互作用。
3C 273位於距離地球24億光年的地方，是一個類星體。類星體是一個星系的核心，據信在其中心有一個巨大的黑洞，它吞噬了周圍的物質，發出了巨大的輻射。與它平淡的名字相反，3C273是有史以來發現的第一個類星體，是最亮的，也是研究得最好的。它是最經常被望遠鏡觀測到的光源之一，因為它可以被用作天空中的一個標準位置：換句話說，3C273是一個無線電“燈塔”。
當你看到一輛汽車的車燈時，耀眼的亮度使你難以看清周圍的黑暗環境。當你觀察明亮的天體時，同樣的事情也發生在望遠鏡上。動態範圍是指圖像中最亮和最暗的色調之間的對比。你需要一個高的動態範圍，以便在望遠鏡的單次拍攝中同時顯示出明亮和黑暗的部分。ALMA可以經常達到100左右的成像動態範圍，但是市面上的數碼相機通常會有幾千的動態範圍。射電望遠鏡並不擅長看到具有明顯對比度的天體。
3C273作為最著名的類星體，幾十年來一直為人所知，但人們對它的了解主要集中在其明亮的中心核上，大多數無線電波都來自這裡。然而，人們對其宿主星系本身的了解要少得多，因為暗淡和彌散的星系與3C273核的結合需要如此高的動態範圍來探測。研究小組使用了一種叫做自我校準的技術，以減少從3C273到星系的無線電波泄漏，該技術利用3C273本身來校正地球大氣波動對望遠鏡系統的影響。他們的成像動態範圍達到了85000，這是ALMA對銀河系外天體的記錄。
由於實現了高成像動態範圍，研究小組發現微弱的無線電發射延伸到了3C273宿主星系的數萬光年。類星體周圍的無線電發射通常表明是同步輻射，它來自高能量的事件，如恆星形成的爆發或從中心核發出的超快噴流。3C273中也存在一個同步輻射射流。
同步輻射的一個基本特徵是它的亮度會隨着頻率的變化而變化，但是研究小組發現的微弱的無線電輻射無論在什麼頻率下都有恆定的亮度。在考慮了其他的機制之後，研究小組發現，這種微弱而延伸的無線電發射來自於星系中被3C 273核直接激發的氫氣。這是第一次發現來自這種機制的無線電波在類星體的宿主星系中延伸到數萬光年之久。天文學家幾十年來一直忽視了這個標誌性宇宙“燈塔”的這一現象。
那麼，為什麼這一發現如此重要？在星系天文學中，來自類星體核的能量能否強大到足以剝奪星系形成恆星的能力，這一直是個大謎團。這個微弱的無線電發射可能有助於解決這個問題。氫氣是創造恆星的一個重要成分，但是如果如此強烈的光線照射在上面，使氣體被分解（電離），就不能誕生恆星。為了研究這一過程是否在類星體周圍發生，天文學家們使用了電離氣體發出的光學光。使用光學光的問題是，宇宙塵埃會在通往望遠鏡的路上吸收光線，所以很難知道氣體發出了多少光。
此外，負責發出光學光線的機制很複雜，迫使天文學家做出很多假設。這項研究中發現的無線電波由於簡單的過程而來自相同的氣體，並且不被灰塵吸收。使用無線電波使得測量由3C273的原子核產生的電離氣體變得更加容易。在這項研究中，天文學家發現，來自3C273的至少7%的光被宿主星系中的氣體吸收，創造的電離氣體達到太陽質量的100-1000億倍。然而，3C 273在恆星形成之前就有大量的氣體，所以從整體上看，它並不像恆星形成受到核的強烈抑制。
“這一發現為研究以前通過光學觀測解決的問題提供了一條新的途徑，”日本工學院大學副教授、發表在《天體物理學雜誌》上的這項研究的主要作者Shinya Komugi說。“通過對其他類星體應用同樣的技術，我們期望了解一個星系是如何通過與中心核的相互作用而演變的。”