2300萬光年的黑洞噴流什么概念？

2300萬光年！

這是最近天文學家發現的有史以來最長的黑洞噴流對。它可不僅僅是一個太陽系或者一個銀河系那么大，而是相當于把140個銀河系排成一排。

這個噴流巨型結構綽號叫“波菲利翁”（Porphyrion），取自希臘神話中的巨人。它可以追溯到我們宇宙歷史63億年的時候。這些猛烈的外向流從遙遠星系中心的一個超大質量黑洞的上方和下方噴射而出，輸出功率總共相當于數萬億個太陽。

除了“波菲利翁”之外，團隊還有更多發現，包括8000多個噴流對。研究已經發表在《天文學與天體物理學》上。

宇宙龐然大物

早在2018年，團隊就開始使用LOFAR（LOFAR低頻陣）射電望遠鏡來研究星系之間縱橫交錯的宇宙網。但當他們在射電圖像中尋找微弱的細絲時，也老手注意到幾個引人注目的長噴流系統。

在發現“波菲利翁”之前，已確認的最大噴流系統是“阿爾庫俄紐斯”（Alcyoneus），這也是由同一個團隊于2022年發現的。“阿爾庫俄紐斯”跨度相當于大約100個銀河系。（對比一下，距離地球最近的半人馬座A噴流系統橫跨10個銀河系。）

為了系統地尋找更多隱藏的噴流，研究人員團隊憑肉眼檢索了射電圖像，還使用機器學習工具進行了掃描以尋找隱約可見的噴流跡象，他們還尋求了全球公民科學家的幫助。這次巡天觀測共發現了超過10000個微弱的巨型結構，而“波菲利翁”噴流系統是迄今發現最大的一個。

照片展示了已知的最長的黑洞噴流對。（圖/ LOFAR Collaboration / Martijn Oei (Caltech)）

最新發現表明，這些巨型噴流系統對年輕宇宙中星系形成的影響可能比人們之前認為的要大。“波菲利翁”存在于一個較早的時代，當時連接并滋養星系的細絲（所謂的宇宙網）比現在更加緊密。這意味著，與近域宇宙中的噴流相比，像“波菲利翁”這樣的巨型噴流能在宇宙網中橫跨更大的一部分。

在天文學中，科學家們相信星系和它們的中心黑洞是共同演化的，因為一個關鍵的因素就在于噴流能傳播巨大的能量，影響它們的宿主星系和附近其他星系的生長。現在，這新的一發現表明，它們的影響范圍比我們想象的要遠得多。

潛伏在過去

為了找到“波菲利翁”的星系，團隊使用了印度的大型米波射電望遠鏡（GMRT）、暗能量光譜儀（DESI）以及凱克天文臺（WMKO）的數據。結果顯示，它源自于一個巨大的星系，其質量大約是銀河系的10倍，距地球75億光年。

印度的大型米波射電望遠鏡（GMRT）。（圖/Caltech）

到目前為止，這些巨型噴流系統看起來像是近代宇宙的現象。如果像這樣遙遠的噴流能夠達到宇宙網的尺度，那么宇宙中的每一個地方都可能在某個時刻受到過黑洞活動的影響。

他們還注意到，“波菲利翁”來自所謂的輻射模式活動黑洞，而不是處于噴流模式狀態的黑洞。當超大質量黑洞變得活躍時，換句話說，就是當它們巨大的引力牽引并加熱周圍物質時，會以輻射或者噴流的形式釋放能量。

通常來說，輻射模式黑洞在年輕的遙遠宇宙中更常見，而噴流模式黑洞在當今宇宙中更為常見。如此巨大的噴流來自輻射模式黑洞的事實完全出乎意料，因為天文學家并不知道這種模式竟然可以產生如此巨大且強烈的噴流。更重要的是，由于“波菲利翁”位于遙遠的宇宙中，輻射模式黑洞比比皆是，很可能還有更多巨大噴流有待發現。

未解之謎

目前還不清楚這些噴流如何能夠穩定地延伸到宿主星系之外如此之遠的地方的。這令人困惑，因為這項研究也表明，這些巨物之源的環境并無特別。

一種可能的解釋是，在中心的超大質量黑洞周圍有一個異常長期且穩定的吸積事件，它使得噴流能活躍了這么久，并確保了噴流在這段時間里始終指向同一個方向。

接下來，團隊希望更深入地了解這些巨型結構是如何影響它們周圍的環境的。

轉載自公眾號【原理】

#創作團隊：

編譯：Takeko

排版：雯雯

#參考來源：

https://www.caltech.edu/about/news/gargantuan-black-hole-jets-are-biggest-seen-yet

#圖片來源：

封面圖& 首圖： E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG Collaboration) / M. Oei