艺术家笔下从VV 340a星系中心超大质量黑洞喷出的射流。图片来源：W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko

宇宙中迄今规模最大的超高温气流，正从邻近的VV 340a星系喷出。1月8日，这一成果发表于《科学》。

研究人员利用美国国家航空航天局（NASA）詹姆斯·韦布空间望远镜的数据，在该星系两侧发现了大量高温气体云团。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为3000秒差距（1秒差距约为3.26光年），而VV 340a星系的整个圆盘厚度大约也只有3000秒差距。

“在其他星系中，这种高能气体几乎总是被限制在距离星系黑洞几十秒差距的范围内，而我们发现其超出通常尺度30倍，甚至更多。”该研究主要作者、美国加州大学尔湾分校的Justin Kader表示。

美国卡尔·央斯基甚大阵列射电望远镜的观测显示，一对大质量等离子体喷流从VV 340a星系两侧喷出。当气体落入超大质量黑洞后会达到极高温度，在与强大磁场相互作用时，就会形成喷流——带电物质以极高的速度向外喷射。

在更大的尺度上，这些喷流在太空中会呈现出螺旋状轨迹。这种模式表明存在一种被称为“喷流进动”的过程，即喷流方向随时间推移而逐渐发生偏转，类似于旋转陀螺的缓慢摆动。

“这是首次在盘状星系中观测到千秒差距级的射电喷流。”Kader说，“据我们所知，这也是首次发现千秒差距级，即星系尺度的进动射电喷流驱动大量冕状气体外流。”

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物质发生碰撞，迫使后者远离中心区域并被加热至极端高温。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，因此新的观测结果极为罕见。

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

“我们发现了迄今最完整且连贯的日冕气体结构。”论文作者、美国加州理工学院的Vivian U说，“我们期望韦布望远镜能打开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了如此规模的辐射。这是一个惊喜。”

研究人员只有结合多个天文台的数据，才能了解喷流和发光日冕气体的全貌。美国夏威夷的凯克二号望远镜观测发现，较冷的气体延伸至更远的地方，距黑洞15000秒差距。

黑洞喷流对星系的影响巨大。根据这项研究，VV 340a星系每年损失的气体足以形成19颗像太阳这样的恒星。“它实际上是通过加热和去除形成恒星的气体来限制星系内的恒星形成过程。”Kader说。

目前来看，银河系中似乎没有类似的活跃喷流。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，早期的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，研究人员计划探索其他星系是否存在类似特征，旨在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。（李木子）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.adp8989