黑洞作為宇宙中最神秘的天體，一直以 “吞噬一切” 的形象存在，連光都無法逃離它的引力。但你知道嗎？黑洞有時也會 “打嗝”—— 向外噴射出速度接近光速的粒子流。這種奇特的現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的？這些超高速粒子流又能告訴我們關(guān)于黑洞的哪些秘密？

黑洞 “打嗝”：超高速粒子流的威力有多強(qiáng)

天文學(xué)家所說的黑洞 “打嗝”，其實是指黑洞在吞噬周圍物質(zhì)后，向外噴射出的相對論性噴流 —— 一種由帶電粒子組成的高速氣流，其速度可以達(dá)到光速的 99% 以上。近期，中國科學(xué)院國家天文臺的科研團(tuán)隊，通過 FAST 射電望遠(yuǎn)鏡觀測到了一個距離地球約 5 億光年的黑洞噴發(fā)事件，其噴射出的粒子流長度超過了 10 萬光年，相當(dāng)于整個銀河系直徑的 1/10。

這些超高速粒子流蘊(yùn)含著巨大的能量。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)計算，此次黑洞噴發(fā)釋放的能量相當(dāng)于 1000 顆超新星爆發(fā)的能量總和。如此強(qiáng)大的能量噴流，不僅會對周圍的星際介質(zhì)造成劇烈沖擊，還會影響周圍星系的形成和演化?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，在這顆黑洞的噴流影響范圍內(nèi)，星際氣體的溫度升高了數(shù)百萬度，部分氣體甚至被電離，無法再凝聚形成新的恒星。

“吞噬” 后為何會 “噴發(fā)”？黑洞的能量轉(zhuǎn)化機(jī)制

很多人疑惑，黑洞既然能吞噬一切，為何還會向外噴射物質(zhì)和能量？這其實和黑洞周圍的吸積盤以及磁場有關(guān)。當(dāng)星際物質(zhì)靠近黑洞時，會被黑洞的引力捕獲，形成一個圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的盤狀結(jié)構(gòu)，也就是吸積盤。吸積盤中的物質(zhì)會因為高速旋轉(zhuǎn)和摩擦而被加熱到極高的溫度，同時產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場。

強(qiáng)大的磁場會像 “加速器” 一樣，將吸積盤中的部分帶電粒子加速到接近光速，并沿著黑洞的自轉(zhuǎn)軸方向向外噴射，形成我們觀測到的相對論性噴流。簡單來說，黑洞 “打嗝” 是其在吞噬物質(zhì)過程中，將部分物質(zhì)的引力勢能轉(zhuǎn)化為粒子的動能后噴射出去的結(jié)果。這一過程也驗證了愛因斯坦的廣義相對論中關(guān)于引力與能量轉(zhuǎn)化的相關(guān)預(yù)言。

觀測黑洞 “打嗝”：FAST 的獨(dú)特優(yōu)勢

此次成功觀測到黑洞噴發(fā)事件，離不開 FAST 射電望遠(yuǎn)鏡的獨(dú)特優(yōu)勢。FAST 作為全球最大的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，其靈敏度是美國阿雷西博望遠(yuǎn)鏡的 10 倍以上，能夠捕捉到極其微弱的射電信號。而黑洞噴流在傳播過程中會釋放出強(qiáng)烈的射電輻射，這正是 FAST 擅長觀測的目標(biāo)。

科研團(tuán)隊通過 FAST 對該黑洞進(jìn)行了持續(xù) 6 個月的跟蹤觀測，不僅記錄下了噴流的完整演化過程，還精準(zhǔn)測量了噴流的速度、能量和方向等關(guān)鍵參數(shù)。這些數(shù)據(jù)為研究黑洞的吸積物理過程、磁場結(jié)構(gòu)以及能量釋放機(jī)制提供了寶貴的第一手資料。此前，全球其他望遠(yuǎn)鏡也觀測過黑洞噴流，但由于靈敏度限制，無法像 FAST 這樣清晰地捕捉到噴流的細(xì)節(jié)變化。

揭示宇宙演化：黑洞噴流的重要意義

黑洞噴流并非簡單的 “宇宙奇觀”，其對宇宙的演化有著深遠(yuǎn)的影響。天文學(xué)家認(rèn)為，在宇宙早期，超大質(zhì)量黑洞的噴流可能在很大程度上影響了星系的形成和發(fā)展。通過噴射大量能量和物質(zhì)，黑洞噴流可以 “壓制” 星系中恒星的形成，避免星系過快地消耗星際氣體，從而維持星系的穩(wěn)定演化。

此外，對黑洞噴流的研究還能幫助我們了解宇宙中極端物理環(huán)境下的物質(zhì)狀態(tài)和規(guī)律。在黑洞附近，引力、磁場和溫度都達(dá)到了宇宙中的極致，這里的物理環(huán)境是地球上任何實驗室都無法模擬的。通過觀測和研究黑洞噴流，我們可以檢驗現(xiàn)有物理理論的邊界，甚至可能發(fā)現(xiàn)新的物理規(guī)律。

從 “吞噬一切” 到 “主動噴發(fā)”，黑洞的神秘面紗正在被逐步揭開。此次 FAST 觀測到的黑洞 “打嗝” 事件，為我們提供了了解黑洞的全新視角。未來，隨著觀測技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們還能發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于黑洞的奇特現(xiàn)象嗎？而這些發(fā)現(xiàn)，又將如何改寫我們對宇宙結(jié)構(gòu)和演化的認(rèn)知呢？