在一个距离 75 亿光年的星系中，一个超大质量黑洞喷射出磁化等离子体流，长度跨越 140 个银河系。 这个令人难以置信的结构——以希腊神话中的巨人波耳菲里翁命名——包含物理学家见过的最大黑洞喷流，一个团队在上个月的《自然》杂志上 报道。 它的存在表明，黑洞喷流可能在塑造宇宙方面发挥了比以前认为的更重要的作用。
当黑洞 “吃得过饱” 时，偶尔会产生喷流，当物质在其 “口” 周围堆积并遭遇极端天体物理力时。 所有接近黑洞的物质都呈现螺旋盘状。 这个盘以如此快的速度旋转，以至于其中的 物质变得白热化 并电离，转化为充满 磁场的稠密等离子体。 然后，旋转的黑洞可以将这些磁场扭曲成在其每个自转极的紧密锥形。 从盘中逸出的大部分物质将直接冲入黑洞的口中。 但是，一小部分物质反而被扭曲的磁场捕获并向外弹射，产生两条笔直的光束，一些天体物理学家将其比作绝地武士的光剑。
最初，这些喷流引起了科学家的注意，因为它们充当了黑洞的视觉标记，黑洞是无底洞，否则 对大多数望远镜来说是不可见的。 只是随着时间的推移，研究人员才认识到喷流本身的重要性：喷流释放出的强烈热量有时会阻止周围的气体坍缩并形成新的恒星。 然而，这种影响似乎是有限的，因为人们认为喷流不会延伸到自身星系范围之外太远，甚至根本不会超出。 为这项新研究提供基础的天空调查使情况变得复杂，它识别出了超过 10,000 个巨大的黑洞喷流系统，其中最主要的就是波耳菲里翁。
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加州理工学院的天文学家、主要研究作者 Martijn Oei 说，像波耳菲里翁这样古老而巨大的喷流可能对早期宇宙的某些特征做出了贡献。
2022 年，Oei 和他的同事们发现了另一个喷射黑洞的喷流系统，端到端跨度达 1600 万光年，或 100 个银河系。 波耳菲里翁不仅在绝对尺寸上，而且在对其宇宙环境的相对影响方面都超过了之前的记录保持者阿尔库俄纽斯。 波耳菲里翁诞生于宇宙年龄不到现在一半的时候，当时的宇宙比现在小得多、稠密得多，因此波耳菲里翁能够比阿尔库俄纽斯接触到更多。
据估计，波耳菲里翁的喷流包含数万亿个太阳的总功率，并将周围气体的温度提高到一百万摄氏度。 这意味着它们可能抑制了早期宇宙中不仅是恒星，而且是整个星系的形成。 它们高速喷射出的磁化喷射物也可能穿透并填充了 宇宙网 中的空隙，宇宙网是由 富含物质的丝状结构和物质稀疏的空腔 组成的网络，构成了宇宙的大尺度结构。
Oei 最感兴趣的可能性是，像波耳菲里翁这样的喷流系统可能有助于为地球上的生命奠定基础。 我们星球的磁场保护地球的生物圈和大气层免受高能宇宙射线和危险的太阳粒子和辐射爆发的袭击。 然而，地球的磁场本身就嵌入在我们恒星的磁场中，并因此与之相互关联，而我们恒星的磁场又位于延伸穿过银河系——甚至可能更远的——其他磁场之中。 这条标量轨迹漫长而纤细，但它可能会追溯到时间和空间，一直到我们在宇宙网的一条链上的栖息地——以及来自像波耳菲里翁这样的结构的潜在扰动。
为了更好地评估这些喷流可能对早期宇宙产生的影响，研究人员需要创建一个更全面的结构目录。 这项新研究仅调查了 15% 的天空，可能还有更多的喷流尚未被发现。 Oei 指出，很难估计存在多少这样的庞大结构，因为产生和维持 мощный 喷流的条件仍然知之甚少。
科学家们甚至能够辨认出如此巨大的喷流，这证明了现代望远镜的灵敏度。 喷流的巨大尺寸使得在大多数 мощный 的望远镜可用的小视野中难以探测到它们。 在这项新研究中，Oei 和他的团队成员转向了一个名为低频阵列 (LOFAR) 的欧洲射电望远镜网络，在其天空图像中搜索波长约为两米的无线电光。 他说，这些 “人类大小的波” 提供了 “暴力和壮观事件发生的地方” 的迹象。 当波耳菲里翁突然出现时，他们使用了另外两个设施——印度的巨型米波射电望远镜和夏威夷的 W. M. 凯克天文台——来发现和研究信号来源的星系。 Oei 最初的目标是研究宇宙网，但他发现波耳菲里翁的这对喷流是双倍的惊喜——他预计，随着团队继续研究波耳菲里翁和其他巨型喷流系统，还会有无数的惊喜。