美国加州大学尔湾分校的天文学家观测到宇宙中迄今规模最大的一股超高温气流，它源自一个名为VV 340a的邻近星系。近日，相关研究成果发表于《科学》。

艺术家构想图展示了从星系VV 340a中心超大质量黑洞喷发出的进动喷流。

图片来源：W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko

研究人员利用美国国家航空航天局（NASA）詹姆斯·韦布太空望远镜获取的数据，发现了来自该星系两侧的巨大高温气体云团。这些发光结构形成了两个狭长的星云，由星系中心超大质量黑洞周围的剧烈活动所驱动。每个星云的长度至少有3000秒差距——1秒差距约等于19万亿英里，而VV 340a星系的整个盘面厚度大约也只有3000秒差距。

“在其他星系中，这种高能量气体几乎总是被限制在距离星系黑洞周围几十秒差距的范围内，而我们的发现比通常观测到的尺度多出30倍，甚至更多。”该研究主要作者、加州大学尔湾分校物理学与天文学博士后研究员Justin Kader表示。

来自美国卡尔·央斯基甚大阵射电望远镜的观测显示，一对巨大的等离子体喷流从VV 340a星系两侧喷涌而出。当气体落入超大质量黑洞后会达到极高温度，并与强大磁场相互作用，进而形成这种喷流，带电物质随之以极高的速度向外抛射。

在更大的尺度上，这些喷流在太空中呈现出螺旋状轨迹。这种模式表明了一种被称为“喷流进动”的过程，即喷流方向随时间推移而逐渐发生变化，类似于旋转陀螺的缓慢摇晃。

“这是首次在盘状星系中观测到千秒差距尺度的射电喷流。”Kader说，“据我们所知，这是首次发现千秒差距或星系尺度的旋转射电喷流驱动的大规模冕状气体外流。”

随着这些喷流向外推进，研究人员认为，它们会与星系内部的周围物质发生碰撞，迫使这些物质离开中心区域并将其加热到极端高温。这一过程形成了科学家所称的“日冕气体”——该名称借鉴了太阳外层大气的特性，用来描述高度电离、温度极高的等离子体。

据Kader介绍，这类日冕气体通常位于黑洞附近，很少会扩散到宿主星系的远处，几乎从未在星系之外被探测到过，因此新的观测结果极为罕见。

这种外流的威力令人震惊。Kader表示，日冕气体携带的能量相当于每秒爆炸100亿亿颗氢弹。

“我们发现了迄今最为完整且连贯的日冕气体结构。”资深合著者Vivian U说。她曾是加州大学尔湾分校的天文学家，现为美国加州理工学院红外处理与分析中心的助理科学家。“我们期望韦布望远镜能打开这个用于探测活跃超大质量黑洞的波长窗口，但没想到在第一个观测对象中就看到如此高度聚焦且分布广泛的辐射。”

研究人员只有结合多个天文台的数据，才能全面了解喷流和发光日冕气体的全貌。位于美国夏威夷的凯克二号望远镜观测发现，更冷的气体延伸至距离星系更远的地方，距黑洞可达15千秒差距。

科学家认为，这种冷却物质代表了早期喷流活动的“化石记录”，很可能是由黑洞在之前某个时期从星系核心喷射出气体时留下的残余物质构成。

黑洞喷流对星系的影响巨大。根据这项研究，VV 340a每年损失的气体足以形成19颗像太阳这样的恒星。“它真正在做的是，通过加热和移除恒星形成所需的气体，显著限制星系内的恒星形成过程。”Kader说。

目前看来，银河系似乎没有活跃的类似喷流。不过Kader指出，有证据表明，银河系超大质量黑洞大约在200万年前经历过一次吸积事件，早期人类祖先或许曾目睹过夜空中的这一景象。

随着罕见喷流及巨大气体外流的发现，研究人员计划检查其他星系是否存在类似特征，目标是更好地理解强大的黑洞活动如何影响像银河系这样的星系的长期演化。