从巨大黑洞中喷出的喷流比理论上认为的要大,可能会改变人们对星系如何发展的看法。这对喷流是我们迄今为止发现的最长、因此也是最强大的喷流,总长度为 2300 万光年,是银河系和仙女座星系之间距离的 10 倍多。
这造成这些史诗级喷流的超大质量黑洞无疑是巨大的,但更令人惊讶的是,我们看到的却是 75 亿年前的景象,那时的宇宙还很小。. 任何这种史诗般的喷流都需要一个昵称,发现它的天文学家将其命名为 Porphyrion,以希腊神话中的巨人命名,遵循了之前记录的喷流的命名方式. 卟啉比它的同类巨星大 40%,此前人们认为后者代表了理论上的最大值。
加州理工学院的马丁·黄博士在一篇论文中说:“这对恒星的大小不只是一个太阳系或一个银河系那么大,我们谈论的是它们直径的 140 倍。”陈述“在这两次巨大的喷发中,银河系将会变成一个小点。”
星系形成于所谓的,比宇宙其他部分更稠密的物质丝。当宇宙较小时,网状物丝比现在更短、更稠密。这些喷流几乎可以穿过当时网状物中的一个宇宙空洞。
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艺术家对普菲里奥或类似的喷流射入宇宙之网虚空的印象。
图片来源:E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG 合作) / M. Oei
加州理工学院的乔治·乔戈夫斯基教授说:“天文学家认为星系和它们中心的黑洞是共同演化的,其中一个关键方面是喷流可以扩散巨大的能量,影响其宿主星系和附近其他星系的成长。这一发现表明,它们的影响范围比我们想象的要广得多。”
尽管发现该现象的团队确信,像这样的喷流会对它们遇到的星系产生影响,但他们并不清楚具体如何影响。例如,Oei 想要探索它们对星系网磁化的程度。
一对喷流可能会影响周围的数十个星系,但在数十亿个星系中,这仍然微不足道。然而,尽管 Porphyrion 的大小令人震惊,但它是在一项调查中发现的,该调查表明强大的喷流比人们想象的要普遍得多。该项目使用低频阵列射电望远镜 (LOFAR) 进行,已经发现了 11,000 个这样的巨型喷流,而且远未完成。这个数量,以及最大喷流的大小,让进行搜索的人感到惊讶。
赫特福德大学教授马丁·哈德卡斯尔说:“我们在开展这项活动之前就已经发现了巨型喷流,但我们没想到会有这么多。”
当物质开始螺旋式地进入黑洞时,产生的能量必须到达某个地方,并通过辐射和喷流的混合释放出来,使粒子加速到接近光速。
我们曾经看到过巨大黑洞的炽热吸积盘,与我们今天看到的 Porphyrion 的时代一样,但巨型喷流则是另一回事。“到目前为止,这些巨型喷流系统似乎是最近宇宙的一种现象,”Oei 说。“如果像这样的遥远喷流能够达到宇宙网的规模,那么宇宙中的每个地方都可能在宇宙时间的某个时刻受到黑洞活动的影响。”
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除非你能想象出其规模,否则实际拍摄到的 Porphyrion 图像远不如艺术家的印象那么引人注目。
图片来源:LOFAR Collaboration/WISE/NASA/JPL-Caltech/Martijn Oei (加州理工学院)
然而,LOFAR 调查显示,随着宇宙老化,从辐射模式到喷流模式的演变过程需要重新思考。
虽然新发现的数千条喷流中大多数都只是数据库中的线条,但像 Porphyrion 这样史诗般的喷流需要更密切的关注。LOFAR 的两台不同容量的射电望远镜被用来识别 Porphyrion 来自两个可能的星系中的哪一个。不出所料,这个星系也是一个巨型星系,估计质量是银河系的 10 倍。考虑到我们自己的星系在此期间通过消耗较小的恒星群而增长,两者在可比年龄时的差异甚至更大。
然而,更引人注目的是,这项研究表明,波尔菲里奥黑洞也在强烈辐射,使其总能量释放比最初观测到的更为巨大。
波尔菲隆证明强辐射黑洞也能产生强大的喷流,这引出了一个显而易见的问题:这种现象有多普遍。
“我们可能只看到了冰山一角,”Oei 说道。“我们的 LOFAR 调查仅覆盖了 15% 的天空。而且大多数巨型喷流可能难以发现,因此我们相信那里还有更多这样的庞然大物。”
幸运的是,我们现在有许多其他遥远的喷流可供探索,以了解有多少喷流也发出强烈的辐射。即将发表的一篇论文宣布了其中 8,000 个。尽管机器学习有助于在无线电图像中识别这些喷流的候选者,但这是一个人类眼睛,甚至是业余爱好者的眼睛,仍然无法匹敌的领域,因此公民科学家在识别物体方面提供了关键阶段。
要产生像 Porphyrion 这样的喷流,你不仅需要一个非常大且吞噬力极强的超大质量黑洞。它还必须是稳定的,这样喷流才能一直指向同一个方向,而且周围不会有力量扭曲气流。哈德卡斯尔认为这种稳定性一定持续了 10 亿年,不过它是如何维持的则是该团队希望探索的另一件事。
如果您对 Porphyrion 的大小还不够惊讶,请注意 2300 万光年只是一个最小值 —— 取决于它相对于我们的倾斜度,实际距离可能会更长。