加州大學歐文分校的天文學家發現了宇宙中迄今為止觀測到的最大的超熱氣體流，該氣體流從附近的 VV 340a 星系中流出。結果發表在期刊上 科學。
利用美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的數據，研究人員發現銀河係兩側爆發出巨大的極熱氣體雲。這些發光結構形成兩個又長又窄的星雲，由星系中心超大質量黑洞周圍的強烈活動驅動。每個星雲的長度至少延伸三千秒差距（一秒差距相當於約 19 萬億英里）。
相比之下，VV 340a 星系的整個圓盤厚度僅為約 3 千秒差距。
“在其他星系中，這種高能氣體總是被限制在距離星系黑洞幾十秒差距的範圍內，而我們的探測結果比通常看到的要高出 30 倍或更多，”主要作者、加州大學歐文分校物理和天文學博士後研究員賈斯汀·卡迪爾 (Justin Qadir) 說。
探測來自黑洞的強大噴流
新墨西哥州聖奧古斯丁附近的卡爾·G·揚斯基甚大陣列的無線電觀測揭示了從銀河係兩側出現的一對巨大的等離子射流。眾所周知，當落入超大質量黑洞的氣體達到極端溫度並與強磁場相互作用時，就會形成這些流動。結果，活性物質以極快的速度向外釋放。
在更大的尺度上，噴流沿著螺旋路徑穿過太空。這種模式表明了一種稱為“射流進動”的過程，它是指隨著時間的推移，射流方向逐漸發生變化，類似於旋轉陀螺的緩慢振盪。
卡迪爾說：“這是首次觀測到在盤狀星系中以千秒差距尺度射電射流。” “據我們所知，這是我們第一次看到千秒差距或銀河尺度的日冕氣體大量流出。”
稀有的日冕氣體遠遠超出了銀河系
研究小組認為，當噴流向外衝出時，它們與星系內周圍的物質發生碰撞，迫使其遠離中心，並將其加熱到極端溫度。這個過程產生了科學家所說的日冕線氣體，這個名字借用自太陽的外層大氣，用來描述高度電離、極熱的等離子體。
根據卡德雷的說法，這種類型的日冕氣體通常出現在黑洞附近，很少擴散到宿主星系中。它從未在銀河系之外被發現，這使得新的觀測結果非常不尋常。
外流的力量是驚人的。卡迪爾表示，日冕氣體攜帶的能量相當於每秒爆炸10億億枚氫彈。
“我們發現了迄今為止最廣泛、最連貫的日冕氣體結構，”共同資深作者、加州大學歐文分校前天文學家、現任加州理工學院紅外處理和分析中心副科學家 Vivian Yu 說。 “我們原本期望詹姆斯·韋伯太空望遠鏡打開波長窗口，在這個窗口中我們可以使用探索活躍超大質量黑洞所需的工具，但我們沒想到在我們看到的第一個物體中看到如此極其平行和擴展的發射。這是一個很好的驚喜。”
多個望遠鏡揭示了一段暴力歷史
在研究人員綜合了多個天文台的數據後，噴流和熾熱日冕氣體的全貌才得以呈現。夏威夷加州大學凱克 II 望遠鏡的觀測顯示，冷氣體遠遠超出了銀河系，距離黑洞最遠可達 15 千秒差距。
科學家認為，這種較冷的材料代表了以前噴氣機活動的“化石記錄”。它很可能由黑洞從星系核心排出氣體時留下的碎片組成。
為什麼需要詹姆斯·韋伯太空望遠鏡？
日冕氣體本身是由韋伯望遠鏡探測到的，韋伯望遠鏡繞太陽運行，距地球約一百萬英里。作為有史以來最大的太空望遠鏡，韋伯在紅外光下觀察宇宙，使其能夠看到傳統可見光望遠鏡隱藏的物體。
這種能力對於研究 VV 340a 至關重要。該星系含有大量的塵埃，阻擋了可見光，使得凱克這樣的望遠鏡無法看到它的深處。然而，紅外光穿過塵埃，使得日冕爆炸性氣體在韋伯的圖像中清晰可見。
關閉恆星形成過程的噴流
黑洞噴流對星系的影響非常顯著。根據這項研究，VV 340a 每年失去足夠的氣體來形成 19 顆像我們太陽一樣的恆星。
卡迪爾說：“它真正的作用是通過加熱和去除恆星形成氣體來顯著減少星系中恆星形成的過程。”
銀河系過去和未來的線索
今天，銀河系中似乎沒有類似的飛行器活躍。然而，卡迪爾指出，有證據表明我們的超大質量黑洞在大約 200 萬年前見證了一次進食事件，他說早期人類祖先，如直立人，可能在夜空中目睹過這一事件。
隨著這些罕見的爆發及其大量氣體噴出的發現，研究人員現在計劃檢查其他星系的類似特徵。他們的目標是更好地了解強大的黑洞活動如何影響銀河係等星系的長期演化。
於說：“我們很高興能夠利用這些最先進的儀器進行觀測，繼續在星系的不同物理層面探索這種前所未見的現象，我們迫不及待地想看看我們還有什麼發現。”
該研究的資金由美國宇航局和國家科學基金會提供。
