天文学家捕捉到强大的宇宙喷流的形成

天文学家利用地球和太空中的射电望远镜网络，捕捉到了超大质量黑洞等离子体射流有史以来最详细的图像。喷射流以接近光速的速度行进，并在其源头附近呈现出复杂、扭曲的图案。这些模式挑战了40年来用于解释这些喷流如何形成和随时间变化的标准理论。

德国波恩的马克斯·普朗克射电天文研究所对此次观测做出了重大贡献，该研究所将所有参与望远镜的数据结合起来，创建了一个有效直径约为100,000公里的虚拟望远镜。

耀变体是宇宙中最亮、最强大的电磁辐射源。它们是活跃星系核的一个子类，由具有中心超大质量黑洞的星系组成，该黑洞从周围的盘中吸积物质。大约10%的活动星系核(被归类为类星体)会产生相对论性等离子体射流。

耀变体属于类星体的一小部分，我们可以看到这些喷流几乎直接指向观察者。最近，包括德国波恩马克斯·普朗克射电天文学研究所(MPIfR)科学家在内的一组研究人员以前所未有的角分辨率对耀变体3C279中喷流的最内部区域进行了成像，并检测到了非常规则的螺旋细丝，这可能是需要对迄今为止用于解释活跃星系中产生喷流的过程的理论模型进行修订。

“借助RadioAstron太空任务，轨道射电望远镜到达了远至月球的距离，以及分布在地球各地的23个射电望远镜网络，我们获得了一个最高分辨率的内部图像西班牙格拉纳达安达卢西亚天体物理研究所(IAA-CSIC)领导这项工作的研究员安东尼奥·富恩特斯(AntonioFuentes)说道：

RadioAstron任务打开的宇宙新窗口揭示了3C279等离子体喷流的新细节，3C279是一种核心具有超大质量黑洞的耀变体。该喷流至少有两条扭曲的等离子体细丝，从中心延伸超过570光年。

“这是我们第一次看到这样的细丝离喷流的起源如此之近，它们告诉我们更多关于黑洞如何塑造等离子体的信息。另外两个望远镜GMVA和EHT也观察到了内部喷流。研究小组成员兼GMVA欧洲调度员EduardoRos表示：“波长短得多(3.5毫米和1.3毫米)，但他们无法检测到丝状形状，因为它们对于这种分辨率来说太微弱且太大。”

“这表明不同的望远镜如何揭示同一物体的不同特征，”他补充道。

来自耀变体的等离子体射流并不是真正笔直且均匀的。它们展示了等离子体如何受到黑洞周围的力的影响。天文学家研究3C279中的这些扭曲(称为螺旋丝)，发现它们是由射流等离子体中发展的不稳定性引起的。

在此过程中，他们还意识到，他们用来解释喷气机如何随时间变化的旧理论不再有效。

因此，需要新的理论模型来解释这种螺旋细丝如何在如此接近射流起源的地方形成和演化。这是一个巨大的挑战，也是一个了解这些令人惊奇的宇宙现象的绝佳机会。

“我们的研究结果中出现的一个特别有趣的方面是，它们表明存在限制射流的螺旋磁场，”目前隶属于MPIfR的科学家团队成员赵光耀说。“因此，可能是围绕3C279中的射流顺时针旋转的磁场，引导并引导射流的等离子体以光速0.997倍的速度移动。”

研究小组的另一位MPIfR科学家安德烈·洛巴诺夫(AndreiLobanov)补充道：“以前在河外喷流中也观察到过类似的螺旋细丝，但在更大的尺度上，人们相信它们是由流动的不同部分以不同的速度移动并相互剪切而产生的。”。“通过这项研究，我们正在进入一个全新的领域，在这个领域中，这些细丝实际上可以连接到产生喷流的黑洞附近最复杂的过程。”

对3C279内部喷流的研究现已发表在最新一期《自然天文学》上，它扩展了正在进行的努力，以更好地了解磁场在活动星系核相对论流出的初始形成中的作用。它强调了当前这些过程的理论模型所面临的众多挑战，并表明需要进一步改进射电天文仪器和技术，从而为以创纪录的角分辨率对遥远的宇宙物体进行成像提供了独特的机会。

使用一种称为甚长基线干涉测量(VLBI)的特殊技术，通过组合和关联来自不同射电天文台的数据来创建有效直径等于观测所涉及的天线之间的最大间距的虚拟望远镜。

RadioAstron项目科学家、现供职于MPIfR的尤里·科瓦列夫(YuriKovalev)强调了健康的国际合作对于实现这一成果的重要性：“来自12个国家的天文台已使用氢钟与空间天线同步，形成了一个虚拟望远镜，其大小与到地球的距离相同。月亮。”

MPIfR主任、过去20年来RadioAstron任务的推动者之一安东·泽苏斯(AntonZensus)表示：“利用RADIOASTRON进行的实验为类星体3C279拍摄了此类图像，这是通过国际科学合作可能取得的非凡成就。许多国家的天文台和科学家。该任务在卫星发射前经过了数十年的联合规划。通过连接埃菲尔斯堡等地面大型望远镜以及对波恩VLBI相关中心的数据进行仔细分析，使实际图像成为可能。”