在一個距離 75 億光年的星系中，一個超大質量黑洞噴射出磁化等離子體流，長度跨越 140 個銀河系。 這個令人難以置信的結構——以希臘神話中的巨人波耳菲裡翁命名——包含物理學家見過的最大黑洞噴流，一個團隊在上個月的《自然》雜誌上 報道。 它的存在表明，黑洞噴流可能在塑造宇宙方面發揮了比以前認為的更重要的作用。
當黑洞 “吃得過飽” 時，偶爾會產生噴流，當物質在其 “口” 周圍堆積並遭遇極端天體物理力時。 所有接近黑洞的物質都呈現螺旋盤狀。 這個盤以如此快的速度旋轉，以至於其中的 物質變得白熱化 並電離，轉化為充滿 磁場的稠密等離子體。 然後，旋轉的黑洞可以將這些磁場扭曲成在其每個自轉極的緊密錐形。 從盤中逸出的大部分物質將直接衝入黑洞的口中。 但是，一小部分物質反而被扭曲的磁場捕獲並向外彈射，產生兩條筆直的光束，一些天體物理學家將其比作絕地武士的光劍。
最初，這些噴流引起了科學家的注意，因為它們充當了黑洞的視覺標記，黑洞是無底洞，否則 對大多數望遠鏡來說是不可見的。 只是隨著時間的推移，研究人員才認識到噴流本身的重要性：噴流釋放出的強烈熱量有時會阻止周圍的氣體坍縮並形成新的恆星。 然而，這種影響似乎是有限的，因為人們認為噴流不會延伸到自身星系範圍之外太遠，甚至根本不會超出。 為這項新研究提供基礎的天空調查使情況變得複雜，它識別出了超過 10,000 個巨大的黑洞噴流系統，其中最主要的就是波耳菲裡翁。
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加州理工學院的天文學家、主要研究作者 Martijn Oei 說，像波耳菲裡翁這樣古老而巨大的噴流可能對早期宇宙的某些特徵做出了貢獻。
2022 年，Oei 和他的同事們發現了另一個噴射黑洞的噴流系統，端到端跨度達 1600 萬光年，或 100 個銀河系。 波耳菲裡翁不僅在絕對尺寸上，而且在對其宇宙環境的相對影響方面都超過了之前的記錄保持者阿爾庫俄紐斯。 波耳菲裡翁誕生於宇宙年齡不到現在一半的時候，當時的宇宙比現在小得多、稠密得多，因此波耳菲裡翁能夠比阿爾庫俄紐斯接觸到更多。
據估計，波耳菲裡翁的噴流包含數萬億個太陽的總功率，並將周圍氣體的溫度提高到一百萬攝氏度。 這意味著它們可能抑制了早期宇宙中不僅是恆星，而且是整個星系的形成。 它們高速噴射出的磁化噴射物也可能穿透並填充了 宇宙網 中的空隙，宇宙網是由 富含物質的絲狀結構和物質稀疏的空腔 組成的網路，構成了宇宙的大尺度結構。
Oei 最感興趣的可能性是，像波耳菲裡翁這樣的噴流系統可能有助於為地球上的生命奠定基礎。 我們星球的磁場保護地球的生物圈和大氣層免受高能宇宙射線和危險的太陽粒子和輻射爆發的襲擊。 然而，地球的磁場本身就嵌入在我們恆星的磁場中，並因此與之相互關聯，而我們恆星的磁場又位於延伸穿過銀河系——甚至可能更遠的——其他磁場之中。 這條標量軌跡漫長而纖細，但它可能會追溯到時間和空間，一直到我們在宇宙網的一條鏈上的棲息地——以及來自像波耳菲裡翁這樣的結構的潛在擾動。
為了更好地評估這些噴流可能對早期宇宙產生的影響，研究人員需要建立一個更全面的結構目錄。 這項新研究僅調查了 15% 的天空，可能還有更多的噴流尚未被發現。 Oei 指出，很難估計存在多少這樣的龐大結構，因為產生和維持 мощный 噴流的條件仍然知之甚少。
科學家們甚至能夠辨認出如此巨大的噴流，這證明了現代望遠鏡的靈敏度。 噴流的巨大尺寸使得在大多數 мощный 的望遠鏡可用的小視野中難以探測到它們。 在這項新研究中，Oei 和他的團隊成員轉向了一個名為低頻陣列 (LOFAR) 的歐洲射電望遠鏡網路，在其天空影像中搜索波長約為兩米的無線電光。 他說，這些 “人類大小的波” 提供了 “暴力和壯觀事件發生的地方” 的跡象。 當波耳菲裡翁突然出現時，他們使用了另外兩個設施——印度的巨型米波射電望遠鏡和夏威夷的 W. M. 凱克天文臺——來發現和研究訊號來源的星系。 Oei 最初的目標是研究宇宙網，但他發現波耳菲裡翁的這對噴流是雙倍的驚喜——他預計，隨著團隊繼續研究波耳菲裡翁和其他巨型噴流系統，還會有無數的驚喜。