有史以来最大的黑洞喷流横跨140个银河系

一对新发现的遥远黑洞喷流是迄今为止同类中最大的。这对黑洞喷流形成于宇宙年龄还不到现在一半的时候，它们总共在 2300 万光年的空间内释放出相当于数万亿个太阳的能量。“波尔费里翁”（Porphyrion，以希腊神话中的一个巨人命名）是一个宇宙巨型结构，它形成于宇宙仅有 63 亿年历史的时候，其跨度大约相当于 140 个银河系的直径。天文学家表示，进一步的研究可能为了解宇宙早期星系的起源提供一个窗口。这些研究结果于 9 月 18 日发表在《自然》杂志上，也表明对于类似的喷流发现而言，这可能只是 “冰山一角”。

时光倒流的快照

地球与宇宙的大部分地区相距遥远，令人费解，但夜空中的天光为我们提供了一扇通往遥远过去的窗户。相对而言，今天拍摄的斑岩图像是75亿年前发生的事件的技术快照。因此，天文学家可以利用这些信息来扩展他们对早期宇宙基础条件的了解，以及这些条件如何影响星系、恒星和行星的形成。

研究报告的合著者、加州理工学院天文学与数据科学教授乔治・乔戈夫斯基（George Djorgovski）在一份声明中说：“天文学家认为，星系及其中心黑洞是共同演化的，其中一个关键方面在于，喷流能够传播大量能量，这些能量会影响其所在星系以及附近其他星系的生长。”

这张由欧洲低频阵列（LOFAR）射电望远镜拍摄的照片展示了已知最长的一对黑洞喷流。该喷流系统被共同发现者、牛津大学的艾文・加斯特（Aivin Gast）以希腊神话中的巨人之名昵称为 “波尔费里翁”（Porphyrion），其跨度达 2300 万光年，相当于 140 个银河系背靠背排列的长度。那个拥有超大质量黑洞、距离我们 75 亿光年远的星系在图像中心只是一个小点。靠近中心的最大的团状结构是一个单独的较小喷流系统。图片来源：低频阵列合作项目 / 马尔泰金・奥伊（加州理工学院）

研究人员已经知道，至少有数百个黑洞喷流系统通过发射宇宙射线、重原子、磁场和热量，对早期宇宙的演化至少产生了一些影响。但直到最近，他们才开始意识到其重要性的规模。近年来，在使用欧洲低频阵列（LOFAR）射电望远镜勘测天空中的超大质量黑洞之后，这种观念发生了转变。据该研究团队称，结果简直 “令人震惊”。到 “波尔费里翁”（Porphyrion）被发现时，迄今为止已经记录了超过 1 万个黑洞喷流系统。

该研究的第二作者、赫特福德大学天体物理学教授马丁·哈德卡斯尔在公告中说：“在我们开始这项运动之前，人们就知道有巨大的喷气式飞机，但我们不知道会有这么多。”。Hardcastle解释说，尽管他希望使用LOFAR找到更多的结构，但“看到这么多这样的物体出现仍然非常令人兴奋。”

当巨大的斑岩形成时

斑岩的巨大喷流从一个超大质量黑洞沿极地方向延伸，该黑洞位于一个星系的中心，大约是银河系的10倍，距离地球约75亿光年。这些能量洪流比之前已知的最大喷气系统Alcyoneus延伸了约40%，该团队于2022年通过LOFAR发现了该系统。

卟啉存在于宇宙的一个古老时代，当时供给发展中星系的相互连接的能量丝——被称为宇宙网——比现在更近。因此，卟啉离子的巨大喷流在宇宙网中的延伸面积比今天更大。

“到目前为止，这些巨大的喷射系统似乎是最近宇宙的一种现象，”主要作者、加州理工学院博士后Martijn Oei在一份声明中解释道。“如果像这样的远距离喷流能够达到宇宙网的规模，那么宇宙中的每个地方都可能在宇宙时间的某个时刻受到黑洞活动的影响。”

LOFAR（LOw Frequency ARray）的心脏照片，由数十个变电站组成遍布欧洲。来源：ASTRON

对天文学家来说，关于 “波尔费里翁”（Porphyrion）的另一个惊人发现是它的 “模式”。当一个超大质量黑洞巨大的引力开始拉扯并加热周围物质时，它们开始以辐射或者喷流的形式释放能量。辐射模式的黑洞在年轻宇宙中通常较为常见，而喷流模式的黑洞在现在更为普遍。尽管 “波尔费里翁” 年代久远且属于辐射模式，但它仍然能够释放出巨大的喷流 —— 这表明可能曾经存在过许多类似的、甚至可能更大的巨型结构。

“我们可能只看到了冰山一角，”Oei说。“我们的LOFAR调查只覆盖了15%的天空。而且这些巨型喷气式飞机中的大多数可能很难被发现，所以我们相信还有更多这样的庞然大物。”

BY ANDREW PAUL