遙遠的黑洞釋放出觀測到的最大高能粒子與磁場噴流
天文學家偵測到來自一個超大質量黑洞的兩股強大能量束，這些噴流以相反的方向射出。這個黑洞位於一個遙遠的星系中，並且是有史以來觀測到的最大噴流，延伸範圍大約是我們銀河系直徑的140倍。
這個黑洞位於距離地球約75億光年的星系中心。光年是光在一年內的傳播距離，約9.5兆公里。由於光需要時間旅行，觀測到這樣遙遠的物體相當於在時間中回溯，這些觀測反映了宇宙年齡不到現在一半的時期。
黑洞是非常密集的天體，其重力強大到甚至連光都無法逃逸。大多數星系，包括銀河系，都有一個大型黑洞在其中心。一些這樣的黑洞噴射出高能粒子和磁場的噴流，這些噴流從它們的兩極發射出來，物質如氣體、塵埃和恆星在它們的巨大重力下掉入其中。
這項新研究中記錄的兩個噴流結構是使用低頻天線陣列射電望遠鏡（LOw Frequency ARray，簡稱 LOFAR）進行，該望遠鏡是一個設在荷蘭的天線網絡。這些噴流從一端到另一端延伸了2300萬光年。
這些超高能噴流是由黑洞周圍的劇烈事件引發的，由亞原子粒子如電子和正電子，以及磁場組成，並以接近光速的速度移動。
研究人員將這兩個噴流系統命名為「波耳費利翁」（Porphyrion，古希臘神話中的巨人名字的音譯），它的長度大約比之前的黑洞噴流系統命紀錄保持者長30%。
研究的主要作者，美國加州理工學院的天體物理學家馬丁·奧伊（Martijn Oei）博士提及的是約138億年前的宇宙大爆炸事件。他說「像波耳費利翁這樣的噴流系統可能是自大爆炸以來宇宙中最強大且最具能量的現象之一。」
英國赫特福德郡大學（University of Hertfordshire）的天體物理學家馬田·哈德卡素（Martin Hardcastle）教授補充說：「一般的理解是，噴流是在磁化物質掉入旋轉的黑洞時形成的，它們需要由穩定落入黑洞的物質所支撐，這些物質的質量約為一個太陽的質量，或每年少於太陽質量的物質。」
波耳費利翁噴流遠遠超越了其所在的星系，其釋放的能量相當於太陽星系中數萬億顆恆星的總能量。
奧伊博士說：「這相當於在銀河團等最猛烈的宇宙碰撞中釋放的能量，這類碰撞有時涉及數千個星系群聚在一起。」
哈德卡素教授說：「它延伸如此之遠的事實顯示，它攜帶能量、粒子和磁場進入宇宙網中的空隙，這些空隙是星系與星系絲狀結構的間隙，而這些星系絲狀結構構成了我們所知的宇宙大規模結構。這可能幫助我們理解當今宇宙中無所不在的磁場。」
這樣的噴流可能會加熱星際空間中的氣體，阻止新恆星的形成，甚至可能破壞宜居行星，研究人員指出。銀河系中的超大質量黑洞目前處於靜止狀態，沒有這種噴流。
奧伊博士說：「關鍵的發現是，如果條件合適，黑洞噴流可以變得像宇宙中最大的宇宙結構一樣大的星系團、星系絲狀結構和宇宙空洞，這意味著個別的黑洞可以擁有影響範圍，遠遠超出它們所在的星系。」
【圖：低頻天線陣列射電望遠鏡；文：節譯自華盛頓郵報2024年9月19日新聞報導；新聞資訊由楊光宇提供】研究全文刊登在2024年9月18日出版的《自然》期刊；標題是：Black hole jets on the scale of the cosmic web
更詳細資料請按左下角「外部連結」觀看有關影片
