2300萬光年！

這是最近天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的有史以來最長(zhǎng)的黑洞噴流對(duì)。它可不僅僅是一個(gè)太陽系或者一個(gè)銀河系那么大，而是相當(dāng)于把140個(gè)銀河系排成一排。

這個(gè)噴流巨型結(jié)構(gòu)綽號(hào)叫“波菲利翁”（Porphyrion），取自希臘神話中的巨人。它可以追溯到我們宇宙歷史63億年的時(shí)候。這些猛烈的外向流從遙遠(yuǎn)星系中心的一個(gè)超大質(zhì)量黑洞的上方和下方噴射而出，輸出功率總共相當(dāng)于數(shù)萬億個(gè)太陽。

除了“波菲利翁”之外，團(tuán)隊(duì)還有更多發(fā)現(xiàn)，包括8000多個(gè)噴流對(duì)。研究已經(jīng)發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》上。

宇宙龐然大物

早在2018年，團(tuán)隊(duì)就開始使用LOFAR（LOFAR低頻陣）射電望遠(yuǎn)鏡來研究星系之間縱橫交錯(cuò)的宇宙網(wǎng)。但當(dāng)他們?cè)谏潆妶D像中尋找微弱的細(xì)絲時(shí)，也老手注意到幾個(gè)引人注目的長(zhǎng)噴流系統(tǒng)。

在發(fā)現(xiàn)“波菲利翁”之前，已確認(rèn)的最大噴流系統(tǒng)是“阿爾庫俄紐斯”（Alcyoneus），這也是由同一個(gè)團(tuán)隊(duì)于2022年發(fā)現(xiàn)的。“阿爾庫俄紐斯”跨度相當(dāng)于大約100個(gè)銀河系。（對(duì)比一下，距離地球最近的半人馬座A噴流系統(tǒng)橫跨10個(gè)銀河系。）

為了系統(tǒng)地尋找更多隱藏的噴流，研究人員團(tuán)隊(duì)?wèi){肉眼檢索了射電圖像，還使用機(jī)器學(xué)習(xí)工具進(jìn)行了掃描以尋找隱約可見的噴流跡象，他們還尋求了全球公民科學(xué)家的幫助。這次巡天觀測(cè)共發(fā)現(xiàn)了超過10000個(gè)微弱的巨型結(jié)構(gòu)，而“波菲利翁”噴流系統(tǒng)是迄今發(fā)現(xiàn)最大的一個(gè)。

照片展示了已知的最長(zhǎng)的黑洞噴流對(duì)。（圖/ LOFAR Collaboration / Martijn Oei (Caltech)）

最新發(fā)現(xiàn)表明，這些巨型噴流系統(tǒng)對(duì)年輕宇宙中星系形成的影響可能比人們之前認(rèn)為的要大。“波菲利翁”存在于一個(gè)較早的時(shí)代，當(dāng)時(shí)連接并滋養(yǎng)星系的細(xì)絲（所謂的宇宙網(wǎng)）比現(xiàn)在更加緊密。這意味著，與近域宇宙中的噴流相比，像“波菲利翁”這樣的巨型噴流能在宇宙網(wǎng)中橫跨更大的一部分。

在天文學(xué)中，科學(xué)家們相信星系和它們的中心黑洞是共同演化的，因?yàn)橐粋€(gè)關(guān)鍵的因素就在于噴流能傳播巨大的能量，影響它們的宿主星系和附近其他星系的生長(zhǎng)。現(xiàn)在，這新的一發(fā)現(xiàn)表明，它們的影響范圍比我們想象的要遠(yuǎn)得多。

潛伏在過去

為了找到“波菲利翁”的星系，團(tuán)隊(duì)使用了印度的大型米波射電望遠(yuǎn)鏡（GMRT）、暗能量光譜儀（DESI）以及凱克天文臺(tái)（WMKO）的數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，它源自于一個(gè)巨大的星系，其質(zhì)量大約是銀河系的10倍，距地球75億光年。

印度的大型米波射電望遠(yuǎn)鏡（GMRT）。（圖/Caltech）

到目前為止，這些巨型噴流系統(tǒng)看起來像是近代宇宙的現(xiàn)象。如果像這樣遙遠(yuǎn)的噴流能夠達(dá)到宇宙網(wǎng)的尺度，那么宇宙中的每一個(gè)地方都可能在某個(gè)時(shí)刻受到過黑洞活動(dòng)的影響。

他們還注意到，“波菲利翁”來自所謂的輻射模式活動(dòng)黑洞，而不是處于噴流模式狀態(tài)的黑洞。當(dāng)超大質(zhì)量黑洞變得活躍時(shí)，換句話說，就是當(dāng)它們巨大的引力牽引并加熱周圍物質(zhì)時(shí)，會(huì)以輻射或者噴流的形式釋放能量。

通常來說，輻射模式黑洞在年輕的遙遠(yuǎn)宇宙中更常見，而噴流模式黑洞在當(dāng)今宇宙中更為常見。如此巨大的噴流來自輻射模式黑洞的事實(shí)完全出乎意料，因?yàn)樘煳膶W(xué)家并不知道這種模式竟然可以產(chǎn)生如此巨大且強(qiáng)烈的噴流。更重要的是，由于“波菲利翁”位于遙遠(yuǎn)的宇宙中，輻射模式黑洞比比皆是，很可能還有更多巨大噴流有待發(fā)現(xiàn)。

未解之謎

目前還不清楚這些噴流如何能夠穩(wěn)定地延伸到宿主星系之外如此之遠(yuǎn)的地方的。這令人困惑，因?yàn)檫@項(xiàng)研究也表明，這些巨物之源的環(huán)境并無特別。

一種可能的解釋是，在中心的超大質(zhì)量黑洞周圍有一個(gè)異常長(zhǎng)期且穩(wěn)定的吸積事件，它使得噴流能活躍了這么久，并確保了噴流在這段時(shí)間里始終指向同一個(gè)方向。

接下來，團(tuán)隊(duì)希望更深入地了解這些巨型結(jié)構(gòu)是如何影響它們周圍的環(huán)境的。

轉(zhuǎn)載自公眾號(hào)【原理】

#創(chuàng)作團(tuán)隊(duì)：

編譯：Takeko

排版：雯雯

#參考來源：

https://www.caltech.edu/about/news/gargantuan-black-hole-jets-are-biggest-seen-yet

#圖片來源：

封面圖& 首圖： E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG Collaboration) / M. Oei