遥远的宇宙中发现了已知最大的黑洞喷流,直径达2300万光年。这对由超大质量黑洞发射的粒子束比我们的银河系大一百倍以上。

天文学家刚刚探测到迄今为止最大的黑洞喷流并将其命名为Porphyrion

2022年,我们宣布发现了夜空中最大的黑洞喷流之一,它来自一个(相对)附近的星系NGC2663。利用CSIRO位于西澳大利亚的澳大利亚平方公里阵列探路者(ASKAP),我们确认NGC2663的喷流是天空中最大的喷流之一。换句话说,从地球上看,它似乎是最大的。

这颗新喷流已在《自然》杂志上公布,美国加州理工学院的发现者将其命名为“Porphyrion”(希腊神话中的巨人)。它的实际大小比NGC2663的喷流要小得多,而且比后者大20多倍——真是一个庞然大物。

普菲里奥能告诉我们更多关于星系内外物质流动的生态系统的信息。但这股喷流也让我们感到困惑:2300万光年宽的东西怎么可能几乎是笔直的?

看到不可见的光

天文学家利用国际LOFAR望远镜发现了卟啉,该望远镜是一个无线电传感器网络,以荷兰为中心,从瑞典延伸到保加利亚,从爱尔兰延伸到拉脱维亚。ASKAP和LOFAR等射电望远镜可以看到我们肉眼看不见的光:无线电波。

首先,是什么发射了喷流?在喷流的中心,研究人员看到了一个星系,而在星系的中心,他们发现了超大质量黑洞的证据。

当物质被拉向黑洞时,它们将面临各种命运。有些物质会被完全吞噬。有些物质绕着黑洞旋转,形成一个圆盘。有些物质在强磁场中扭曲缠绕,直到被释放成两股相对的喷流,以接近光速的速度喷出。

我们以前见过黑洞喷流,甚至有延伸数百万光年的喷流。Porphyrion的惊人之处在于它看起来几乎完全是直的。那里有很多弯曲的、有角度的喷流,包括ASKAP看到的被称为“舞动的幽灵”的喷流。

令人费解的直

许多过程都可能导致喷流出现扭结:密集云层等障碍物、黑洞方向的变化、强磁场、宿主星系落入更大的宇宙结构时产生的星际“风”。

相比之下,卟啉似乎已经在宇宙中愉快地运行了大约20亿年,没有受到任何干扰。

这令人困惑,原因有二。首先,它不是来自我们这里。它的光经过了大约70亿年才到达地球。我们看到的卟啉是宇宙大爆炸后大约60亿年的样子。

和所有天体一样,我们看到的是过去,那时宇宙密度更大(记住:宇宙正在膨胀)。但繁忙的环境是直线喷流的大敌。

艺术家对Porphyrion的描绘。来源:E.Wernquist/D.Nelson(IllustrisTNG合作)/M.Oei

其次,要让喷流在20亿年内保持稳定的能量,就需要源源不断的食物。但这也意味着要有一个富饶的当地环境,里面充满了可以随时享用的美味食物(星际气体)。这带来了一个悖论,因为——再一次——繁忙的环境是直线喷流的大敌。

正如研究人员所总结的,“喷流如何能保持如此长寿的连贯性目前仍不得而知。”也许普菲里奥的运气不错,喷流穿过了星际空间中一条安静的小巷。

也许这股喷流有某种东西可以帮助它保持聚焦。我们不知道。但我们可以想办法找出答案。观察者将通过进一步的全光谱观察来探索这股喷流的环境。

射电天文学家正在使用ASKAP和LOFAR等望远镜寻找更多喷流,以便我们能够区分典型喷流和偶然喷流。与此同时,天体物理学家正在使用超级计算机模拟喷流,以查明是什么发射了这些喷流,什么可以弯曲它们,以及在什么条件下。

像Porphyrion这样的物体不仅仅是宇宙中的奇观。它们是塑造我们宇宙环境的物质生态系统不可或缺的一部分。星系间物质进入星系,星系形成恒星,一些星系甚至形成黑洞,黑洞产生喷流,喷流影响星系间物质,我们就这样周而复始。

我们正在慢慢解开我们在宇宙中的位置的线索。