加州理工学院惊现 2300 万光年宽的宇宙黑洞喷流

天文学家发现了已知最大的黑洞喷流，其长度达到了惊人的 2300 万光年。形象地说，这相当于 140 个银河系首尾相连的长度。

这个巨大的结构被命名为“波菲里昂”，源自希腊神话中的一个巨人。它起源于宇宙仅有 63 亿年历史的时期，约为当前 138 亿年年龄的一半。强大的喷流从位于一个遥远星系核心的超大质量黑洞中产生，向相反的方向喷射。

“像波菲里昂这样的黑洞喷流非常强大：在这种情况下，这两个喷流的总功率为 10^39 瓦特！这相当于数万亿颗恒星的能量产出，或者约 100 个星系能量的总和，”加州理工学院的博士后学者、报告这一发现的新论文的主要作者马蒂恩·欧伊告诉《有趣的工程》。

“这一对喷流的规模不只是一个太阳系或者一个银河系的规模，”他说。“在这两次巨大的喷发面前，银河系就会是一个小点。”

这一新发现表明，像波菲里昂这样的大型喷流系统在早期宇宙中对星系的塑造可能发挥了比以往认为的更重要的作用。波菲里昂形成于宇宙网——连接并滋养星系的细丝所构成的微妙网络——比现在更紧密的时期。

因此，像波菲里昂这样的巨大喷流在这个相互连接的结构中所占的部分更大，与我们当前宇宙中的类似喷流相比，影响的区域更广泛。

欧伊解释道：“在过去的几十年里，天文学家进行了大量的观测和数值模拟，表明黑洞喷流散发的热量使星际介质（ISM）升温。这既增加了星际介质的压力，又阻止了气体云坍缩形成恒星。”

“所以，黑洞喷流减缓了新恒星的形成。这种‘恒星生育控制’能确保星系不会进化过快，使它们比不存在黑洞喷流时更年轻。”

他进一步解释道：“你可以依据它们的功率来量化喷流的能量——相当于在最剧烈的宇宙碰撞中释放的能量：即两个星系团（每个有时包含数千个星系！）合并时发生的碰撞。”

“所以，像波菲里昂这类射电喷流系统貌似是大爆炸之后宇宙中能量最强的‘奇观’之一。

为了确定波菲里昂所属的星系，研究人员借助了印度的巨型米波射电望远镜（GMRT），还补充了亚利桑那州基特峰国家天文台暗能量光谱仪（DESI）项目的数据。

他们通过观测将这些喷流的起源追溯到了一个巨大的星系，其大小约为银河系的 10 倍。

“截至目前，巨大的射电喷流大多是在更靠近或者‘附近’的宇宙中被观测到的。在这附近的宇宙中，大多数活跃的黑洞都属于‘射电喷流模式’类型：它们向星系外部（以及更远的地方）释放的所有能量当中，大部分是以射电喷流的形式存在的，”欧伊说道。

“随着我们正在建造更灵敏的仪器，就像过去二十多年来我们对国际低频阵列射电望远镜所做的那样，我们开始在更遥远的宇宙中看到巨大的喷流系统。”

“波菲里昂便是这样的一个实例。令人惊讶的是，我们发现波菲里昂并非来自喷流模式的活动黑洞，而是来自辐射模式的黑洞——就像年轻宇宙中的类星体。”

喷流如何能够在不失去稳定性的情况下延伸到其宿主星系之外如此之远，目前仍不清楚。“我的解释是，我们需要在中央的超大质量黑洞周围有一个异常长寿和稳定的吸积事件，使其活跃约十亿年，并确保喷流在这段时间内始终指向同一方向，”该研究的第二作者马丁·哈德卡斯尔说。

接下来，欧伊的目标是更深入地研究这些巨大的喷流系统如何影响其环境。喷流在星系之间的区域分布着宇宙射线、热量、重元素和磁场。

Oei 的主要关注点是探索这些巨大的喷流对周围空间中磁力的传播起到了多大的促进作用。“到目前为止，因为巨大喷流看上去十分罕见，巨大喷流可能创造了现代磁场起源的宇宙种子场这一情况尚未被考虑到。

“这就是我现在为什么想要更详细地去研究巨大喷流到底是否以及究竟是怎样产生宇宙种子场的。”

该研究已发表在《自然》杂志上。