长度相当于140个银河系！天文学家发现迄今为止最长的黑洞喷流，或能改变我们对宇宙演化的理解
文摘
科学
2024-09-19 17:42
北京
在宇宙深处，一个超大质量黑洞正向宇宙喷射出长达2300万光年的喷流。天文学家推测，这一喷发过程可能持续了大约10亿年。这一发现可能有助于揭开宇宙磁场的起源之谜，并为研究宇宙演化提供全新的视角。
文 | 陈强
视觉设计 | 李梅
最近，天文学家在宇宙深处发现了一对迄今为止最长的黑洞喷流。其总长度达到了2300万光年，相当于140个首尾相连的银河系。天文学家表示，如果把黑洞喷流看作一个物体的话，那么你可以说这是我们已知的宇宙中最大的物体。这对黑洞喷流从一个遥远星系中心的超大质量黑洞的上方和下方喷射而出，而所在星系与地球的距离大约为75亿光年。喷流诞生于宇宙大爆炸后约63亿年，所释放的能量相当于数万亿颗太阳。由于规模极其庞大，天文学家以希腊神话中巨人之王“波尔费里翁”（Porphyrion）的名字，来命名这个宇宙巨兽。波尔费里翁喷流的艺术概念图。图片来源：E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG Collaboration) / M. Oei天文学家利用位于欧洲的低频阵列（LOFAR）望远镜，识别出了这些黑洞喷流以及至少另外10对同样横跨数百万光年的黑洞喷流。随后，他们使用位于印度和夏威夷的望远镜进行了后续观测，最终确定了这些黑洞喷流所在星系的位置。
天文学家表示，要产生如此巨大的喷流，黑洞每年需要吞噬大约一个太阳质量的物质，并且这一过程需要持续大约10亿年。物质在落入黑洞前会围绕黑洞以接近光速的速度旋转，并形成包裹黑洞的吸积盘。其中一些物质会被吸积盘的磁场扭曲和加速，最终形成沿着黑洞两级喷出的高能粒子流。在早期宇宙中，物质分布得比现在更加密集，星系也因此异常活跃。然而，这颗黑洞却能够在约十亿年的漫长岁月中几乎不受外界干扰，持续不断地喷射物质。这似乎违背常理，但天文学家已经观测到许多类似的巨型黑洞喷流，这表明它可能是一种相对普遍的现象。不过，研究这些巨型黑洞喷流面临着巨大的挑战。由于规模过于庞大，天文学家很难通过计算机模拟来准确地还原它们的形成过程，以及对周围宇宙环境的影响。波尔费里翁喷流延伸得如此之远，以至于可能影响到其他星系的形成。天文学家认为，这种现象也能为宇宙磁场的起源提供新的线索。
宇宙磁场指的是遍布宇宙空间的磁场，不仅存在于恒星和行星周围，也存在于星系和星系团之间。虽然宇宙磁场比冰箱磁铁的磁场弱得多，但它在宇宙的演化过程中起着重要的作用。然而，关于宇宙磁场的起源，天文学家至今仍未达成共识。但现在，天文学家认为，巨型黑洞喷流能将能量、磁场和粒子注入星系之间的空隙，而这可能就是将磁场从非常小的尺度转换到非常大的尺度的机制。这些巨型黑洞喷流的发现，可能迫使我们重新审视一些宇宙学理论。这些理论曾假设像黑洞这样的天体不会对宇宙整体产生很大的影响。然而，最新观测结果表明，要想揭开宇宙大尺度结构的形成之谜，我们必须考虑更小的天体系统，如产生黑洞喷流的系统，它们对宇宙演化的影响不容忽视。参考文献：
https://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-07879-y
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