有史以来最大的黑洞喷流

2300万光年！

这是最近天文学家发现的有史以来最长的黑洞喷流对。它可不仅仅是一个太阳系或者一个银河系那么大，而是相当于把140个银河系排成一排。

这个喷流巨型结构绰号叫“波菲利翁”（Porphyrion），取自希腊神话中的巨人。它可以追溯到我们宇宙历史63亿年的时候。这些猛烈的外向流从遥远星系中心的一个超大质量黑洞的上方和下方喷射而出，输出功率总共相当于数万亿个太阳。

除了“波菲利翁”之外，团队还有更多发现，包括8000多个喷流对。研究已经发表在《天文学与天体物理学》上。

  宇宙庞然大物  

早在2018年，团队就开始使用LOFAR（LOFAR低频阵）射电望远镜来研究星系之间纵横交错的宇宙网。但当他们在射电图像中寻找微弱的细丝时，也老手注意到几个引人注目的长喷流系统。

在发现“波菲利翁”之前，已确认的最大喷流系统是“阿尔库俄纽斯”（Alcyoneus），这也是由同一个团队于2022年发现的。“阿尔库俄纽斯”跨度相当于大约100个银河系。（对比一下，距离地球最近的半人马座A喷流系统横跨10个银河系。）

为了系统地寻找更多隐藏的喷流，研究人员团队凭肉眼检索了射电图像，还使用机器学习工具进行了扫描以寻找隐约可见的喷流迹象，他们还寻求了全球公民科学家的帮助。这次巡天观测共发现了超过10000个微弱的巨型结构，而“波菲利翁”喷流系统是迄今发现最大的一个。

照片展示了已知的最长的黑洞喷流对。（图/ LOFAR Collaboration / Martijn Oei (Caltech)）

最新发现表明，这些巨型喷流系统对年轻宇宙中星系形成的影响可能比人们之前认为的要大。“波菲利翁”存在于一个较早的时代，当时连接并滋养星系的细丝（所谓的宇宙网）比现在更加紧密。这意味着，与近域宇宙中的喷流相比，像“波菲利翁”这样的巨型喷流能在宇宙网中横跨更大的一部分。

在天文学中，科学家们相信星系和它们的中心黑洞是共同演化的，因为一个关键的因素就在于喷流能传播巨大的能量，影响它们的宿主星系和附近其他星系的生长。现在，这新的一发现表明，它们的影响范围比我们想象的要远得多。

  潜伏在过去  

为了找到“波菲利翁”的星系，团队使用了印度的大型米波射电望远镜（GMRT）、暗能量光谱仪（DESI）以及凯克天文台（WMKO）的数据。结果显示，它源自于一个巨大的星系，其质量大约是银河系的10倍，距地球75亿光年。

印度的大型米波射电望远镜（GMRT）。（图/Caltech）

到目前为止，这些巨型喷流系统看起来像是近代宇宙的现象。如果像这样遥远的喷流能够达到宇宙网的尺度，那么宇宙中的每一个地方都可能在某个时刻受到过黑洞活动的影响。

他们还注意到，“波菲利翁”来自所谓的辐射模式活动黑洞，而不是处于喷流模式状态的黑洞。当超大质量黑洞变得活跃时，换句话说，就是当它们巨大的引力牵引并加热周围物质时，会以辐射或者喷流的形式释放能量。

通常来说，辐射模式黑洞在年轻的遥远宇宙中更常见，而喷流模式黑洞在当今宇宙中更为常见。如此巨大的喷流来自辐射模式黑洞的事实完全出乎意料，因为天文学家并不知道这种模式竟然可以产生如此巨大且强烈的喷流。更重要的是，由于“波菲利翁”位于遥远的宇宙中，辐射模式黑洞比比皆是，很可能还有更多巨大喷流有待发现。

  未解之谜  

目前还不清楚这些喷流如何能够稳定地延伸到宿主星系之外如此之远的地方的。这令人困惑，因为这项研究也表明，这些巨物之源的环境并无特别。

一种可能的解释是，在中心的超大质量黑洞周围有一个异常长期且稳定的吸积事件，它使得喷流能活跃了这么久，并确保了喷流在这段时间里始终指向同一个方向。

接下来，团队希望更深入地了解这些巨型结构是如何影响它们周围的环境的。