观察到超大质量黑洞像宇宙蜘蛛一样织出绳状等离子体气流

一个长达570光年的相互缠绕的等离子体流从遥远的耀变体以近光速喷射出来。


这幅插图显示超大质量黑洞正喷射出缠绕的等离子体流。

图片来源：这幅插图显示超大质量黑洞正喷射出缠绕的等离子体流。

遥远的超大质量黑洞像一只宇宙巨蜘蛛，黑洞的旋转使等离子气流缠绕成绳状，以近光速喷流出来。


天文学家通过射电望远镜网络组合目睹了这一奇景，望远镜网络中包括俄罗斯的小熊空间射电望远镜，这些望远镜组合起来形成的天线口径相当于地球直径。这个望远镜网络专门设置来观测一个名为3c 279的耀变体核心。这些观测结果共同组成了科学家有史以来观测到的最详细的从超大质量黑洞喷射出的相对论性喷流的形状，揭示了气流源头复杂的相互缠绕的模式。这一新的观测图可能会挑战40年以来人们普遍接受的理论，这些理论解释喷流如何形成，如何随时间变化。


“多亏小熊射电空间望远镜项目和由全球各地23座射电望远镜组成的网络，我们获得了目前为止耀变体内部最高清的图像，从而第一次详细观察喷流内部的结构，” 安达卢西亚天体物理研究所（IAA-CSIC）的负责人兼研究员安东尼奥·弗恩特斯在一次发言中说道。


太空蜘蛛的一张长达570光年的网

由于星系内部是一个持续吞噬周围物质的超大质量黑洞，像3C 279这样的耀变体成了星系闪耀的核心，向外发射高能光束。这么说的意思如下。

星系中心不断吞噬的黑洞，持续搅动它们吞噬的物质，物质形成了虚空上方由气体和尘埃组成的扁平盘状，称为吸积盘。总体上，这些场景被统称作活动星系核。活动星系核非常明亮，光线胜过其周围星系中每一颗星星的光线总和。


但大约有10%的活动星系核在整个黑洞吞噬过程中喷射出相对论性喷流。这样的活动星系核叫类星体——当这些类星体的喷流直冲地球时，这样的类星体叫耀变体。

对3C 279的新观测揭示了关于等离子气流和耀变体中心超大质量黑洞的前所未有的细节。“这是我们首次接近气流源头看到这么细微的细节，这也让我们更了解黑洞是怎么形成等离子体的。”团队另一名成员，也是全球毫米波VLBI（甚长基线干涉测量）阵列的欧洲组织者，爱德华多·罗斯在一次发言中说。“这展示了不同的望远镜如何揭示同一对象的不同特征。”


值得一提的是，团队发现喷流至少有两股等离子体细丝缠绕，从源头延伸出570多光年。这些观测结果也显示，等离子体喷流不是直线，也不均匀，受中心黑洞的影响它们表现出缠绕和弯曲的形态。


由世界各地的射电望远镜网络获取的图像显示耀星体3C 279喷射出等离子体细丝缠绕而成的喷流。（图片来源：美国航空航天局/美国能源部/费米望远镜 联合组织；甚长基线干涉测量组织的乔斯坦德等人；小熊空间望远镜项目的弗恩特斯等人）

缠绕或者螺旋状的细丝，是等离子喷流的不稳定性造成的，这可能意味着之前关于喷流形成发展的理论需要被修改。这一研究也可能修正我们对活动星系核最开始形成近光速的喷流时磁场的作用的理解。

“从观测结果得出的一个特别有趣的结论是，观测结果揭示了限制喷流的螺旋磁场的存在。” 团队成员之一，来自马克斯·普朗克射电天文学研究所的科学家赵光耀在发言中说。“因此，可能是使3C 279周围的喷流顺时针旋转的磁场，导致喷流中的等离子体以0.997倍的光速移动。”


—研究表明，人类拍到的第一张黑洞照片里的黑洞在自旋。

—距离地球最近的两个超大质量黑洞位于星系碰撞的残骸中

—暗能量可能允许黑洞以完美配对的双黑洞形式存在

这项研究说明关于耀变体及其喷流仍有很多需要研究，仍有必要建立更精确的模型来模拟超大质量黑洞吞噬过程。研究也强调了升级射电望远镜和发展更精细的遥远宇宙天体成像技术的重要性。


“我们正进入全新的领域，这些细微的等离子体细丝与黑洞四周最复杂的喷流形成过程有关。” 团队成员之一，来自马克斯·普朗克射电天文学研究所的科学家安德烈·洛巴诺夫在发言中说。

BY:Robert Lea

FY:小白

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