天文学家发现了一个巨大、摇晃的黑洞喷流，“改变了我们对银河系的看法”

这位艺术家的作品描绘了一股从星系VV 340a中心超大质量黑洞喷发的进动喷流。 （图片来源：uux.cn/W. M. Keck天文台 / Adam Makarenko）

（神秘的地球uux.cn）据《今日宇宙》（马修·威廉姆斯）：众所周知，超大质量黑洞（SMBH）在星系演化中扮演着至关重要的角色。

它们强大的引力以及加速周围物质的方式，导致核心区域释放出大量辐射——也就是说，活动星系核（AGN）——它会周期性地超过盘中所有恒星的总和。

此外，一些SMBH加速落下的尘埃和气体，形成从极地喷射的喷流，将超热物质流以接近光速送达数百万光年。

自从首次观测到这些“相对论喷流”以来，科学家们一直渴望深入了解它们及其在星系演化中的作用。在一项令人惊讶的首次中，由加州大学欧文分校（UC Irvine）和加州理工红外处理与分析中心（IPAC）研究人员领导的天文学家团队，最近发现了近邻星系中观测到的最大、最长的喷流。

他们的观测还揭示了巨大的“摇摆”结构，这是迄今为止最明确的证据，表明SMBH能够大幅重塑其宿主星系，远超其核心。

他们的研究成果发表在《科学》杂志上，并成为亚利桑那州凤凰城第247届美国天文学会会议的报告主题。

团队利用夏威夷毛纳基亚的W. M. Keck天文台观测了星系VV340a，并识别出一股喷流从其中心延伸至2万光年。借助天文台Keck II望远镜上的Keck宇宙网成像仪（KCWI），他们辨识出一个与银河系核对齐的矛状结构。

从KCWI获得的数据使团队能够模拟排出物质的数量，并判断这些物质流出是否可能影响星系的演化。加州大学欧文分校博士后研究员、该研究的主要作者贾斯汀·卡德在W.M.凯克天文台的新闻稿中表示：

正是凯克天文台的数据让我们能够理解这一现象的真实规模。我们在凯克天文台看到的气体距离黑洞最远，这意味着它追踪的时间尺度也最长。没有这些观察，我们无法知道这种外流究竟有多强大——或多么持久。

团队将凯克数据与詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的红外观测以及卡尔·G·扬斯基超大阵列（VLA）的射电图像结合起来。韦伯的红外数据揭示了银河系的高能量核心，而凯克的光学数据则展示了能量如何向外传播。与此同时，极大噪射线数据显示一对等离子喷流在向外移动时扭曲成螺旋形。综合数据呈现出引人注目的图景，过程中也有一些意外。

例如，韦伯数据识别出高能量的“日冕”气体，即从黑洞两侧喷发的超高温等离子体，直径达数千秒差距。大多数观测到的日冕以数百秒差距为单位，使其成为有史以来观测到的最长日冕气体结构。与此同时，极低压辐射无线电数据显示，一对等离子体喷流在向外移动时扭曲成螺旋形态，这表明喷流方向随时间缓慢摆动（称为喷流进动）的罕见现象。

此外，KCWI数据显示，喷流通过每年约20个太阳质量的速度剥离星系气体，从而阻止恒星形成。但最令人惊讶的是，这些喷流是在像VV340a这样相对年轻的星系中观测到的，该星系仍处于银河合并的早期阶段。通常，这类喷流是在早已停止恒星形成的老椭圆星系中观测到的。这一发现挑战了既有的星系及其SMBH如何共同演化的理论，可能为银河系的形成过程提供新的见解。卡德尔说：

这是我们首次看到一股进动的千秒差距级射电喷流在盘状星系中推动如此巨大的外流。目前没有明确的化石记录表明在我们的银河系中发生过类似现象，但这一发现表明我们不能排除这种可能性。它改变了我们对所居住星系的看法。

团队的下一步将是通过更高分辨率的无线电观测，以确定是否可能有第二个SMBH位于VV340a的中心，这可能导致喷气流的摆脱。“我们才刚刚开始了解这类活动的普遍性，”加州理工学院/IPAC副科学家、该研究的第二及高级作者Vivian U说。“随着凯克天文台和其他强大天文台的合作，我们打开了一扇新的窗口，了解星系随时间的变化。”