本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
這篇文章是系列文章中的第三篇，該系列文章伴隨我的新書《引力的引擎：泡泡式黑洞如何統治星系、恆星和宇宙中的生命》（大眾科學/FSG）的即將出版。
在太空中，聽不到黑洞的尖叫是一件好事。
儘管關於 超大質量黑洞 存在的最確鑿的證據之一來自觀察它們對鄰近恆星的引力效應，但還有其他更壯觀的線索。其中最清晰的線索是在早在 20 世紀 30 年代後期的外星無線電訊號中無意中看到的，然後隨著越來越好的技術使天文學家能夠繪製宇宙地圖，觀測到的保真度也越來越高。
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在這些最亮的射電波天文源中，有一些非凡且非常遙遠的結構。許多這些令人費解的形狀不僅跨越數十萬光年，而且非常不對稱，而另一些則像一個巨大的啞鈴的兩端一樣是“雙倍”的。這裡的影像是最著名的此類天體之一，天鵝座 A 的現代射電圖。
這個龐然大物距離銀河系約 6 億光年，端到端跨度約 50 萬光年。我們看到的輻射來自接近光速運動的電子，它們透過釋放微波光子（以及其他頻率的光子）來冷卻自身，因為它們在星系際磁場中 螺旋運動。這些快速移動的粒子在細束或“噴流”中傳輸，這些噴流似乎從中心的一個亮點中湧出，然後濺射到兩側巨大的光瓣中。但是，是什麼驅動如此巨大的亞原子加速系統？
首先讓我們把它放在透檢視中。這是哈勃太空望遠鏡看到的天鵝座 A 中心星系。
它有點像一個混亂的天體。大量的恆星、大量的塵埃和氣體。它帶有星際動盪的痕跡，並暗示存在其他強烈的輻射源。
但是，當我們將此影像以近似比例放置在天鵝座 A 的射電圖之上時，事情變得真正有趣起來。
看到了嗎？與天鵝座 A 的其餘部分相比，可見星系非常小。
這是一個極好的線索，表明有令人難以置信的能量從一個非常小的起源點泵入星系際空間。早在 20 世紀 60 年代和 70 年代，天鵝座 A 等天體的巨大能量預算就挑戰了天文學家和物理學家，要求他們提出一種足夠高效的能源。似乎沒有任何化學或核能接近滿足要求，而且還有引人注目的形態需要解釋——所有這些能量似乎都被匯入到狹窄的相對論性（接近光速）粒子束中。
儘管這是一個有爭議的問題，但最終變得清楚的是，實際上存在一種所需效率的天然能源：引力。當物質落入引力井時，它會被加速，物質可以落入引力井越深，它能達到的速度就越大。引力井的極致是由黑洞產生的引力井，根據定義，黑洞非常緻密且非常“陡峭”，以至於光本身也無法再次爬出來（至少不是在耗盡所有能量的情況下）。被黑洞捕獲的物質可以加速到接近光速，但在它消失在事件視界之前，其螺旋路徑的摩擦和湍流會產生驚人的能量，這些能量會逸出並湧出。再加上其他一些因素，例如 黑洞自旋 和黑洞 電荷，一個超大質量黑洞可以為你打造一臺機器，其將物質轉化為能量的效率是核聚變的 50 倍之多——並且它還可以將能量以狹窄的粒子束噴射出來。
那麼，一個噴射能量的超大質量黑洞究竟能有多響亮呢？這很大程度上取決於具體情況；黑洞的大小、自旋速度以及有多少物質注入其中，但有一些例子可以幫助我們瞭解預期的情況。
這是一張 X 射線光的影像，該 X 射線光是由位於稱為英仙座的 星系團 內的百萬度氣體發出的。在氣體內部的中心，是一個名為英仙座 A 的星系，其中包含一個超大質量黑洞。每隔幾十萬年，那個黑洞就會進入進食狂潮並向外噴射粒子。只是在星系團深處，這些粒子會直接撞擊周圍的物質，就像巨人透過吸管吹氣一樣，黑洞會在熱氣體內部膨脹巨大的氣泡。這些是影像中看起來較暗的斑塊。
令人難以置信的是，這些氣泡的膨脹類似於啟動一個巨大的超低音揚聲器，激發出聲波，這些聲波像波紋一樣向外擴散，寬度超過十萬光年（你可以在這張圖片中看到它們）。這是一個以比人耳能探測到的任何頻率低一百萬億倍的頻率播放的音符。輸出功率高達 10 的 37 次方瓦特，約為我們太陽能量的 100 億 倍。幸運的是，這種原始的尖叫最終消失在太空真空中。
正如你煩人的鄰居可能會讓你夜不能寐一樣，像這樣的咆哮黑洞會對周圍的宇宙產生什麼影響？事實證明，它可能在創造我們宇宙環境的外觀方面發揮著出乎意料的重要作用。
……待續。