超大质量黑洞像宇宙蜘蛛一样旋转着等离子绳

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一幅插图显示了一个超大质量黑洞喷出一股扭曲的喷流。

（）据美国太空网（罗伯特·李）：就像一只巨大的宇宙蜘蛛，一个遥远的超大质量黑洞正在将等离子射流旋转成一条扭曲的绳子，并以接近光速的速度喷出。

天文学家用射电望远镜网络见证了这一壮观的景象，包括射电天文望远镜，它们组合起来形成了一个地球大小的天线。具体来说，这个网络被训练用来观察一个名为3C 279的遥远星系的心脏。

这些观测包括科学家们对超大质量黑洞中出现的天体物理喷流的最详细的观察，揭示了喷流源附近复杂扭曲的模式。这张新图片可能会挑战目前公认的理论，这些理论40年来一直被用来解释这些喷流是如何产生的，以及它们如何随着时间的推移而演变。

“多亏了RadioAstron和分布在地球上的23个射电望远镜网络，我们获得了迄今为止blazar内部最高分辨率的图像，使我们首次能够如此详细地观察喷流的内部结构，”团队负责人、安达卢西亚天体物理研究所(IAA-CSIC)的研究员Antonio Fuentes在一份声明中说。

一只太空蜘蛛长达570光年的网

Blazars，如3C 279，是星系中明亮的心脏，由于拥有一个正在进食的超大质量黑洞而发出强大的光。这是它的意思。

活跃在星系中心的黑洞不断搅动它们所享用的物质，这些物质以扁平的气体和尘埃板的形式存在于空洞周围。这些板块被称为“吸积盘”总的来说，这样的场景被统称为活动星系核。活动星系核经常如此明亮，以至于比它们周围星系中每颗恒星的总和还要亮。

但是在整个喂食过程中，大约10%的活跃星系核爆发出天体物理喷流。这些被称为类星体——当这些类星体有直接对准地球的喷流时，它们被称为黑洞。

3C 279的新观测揭示了等离子体喷流和这个黑洞中心超大质量黑洞的前所未有的细节。“这是我们第一次在如此接近喷流起源的地方看到这样的细丝，它们告诉我们更多关于黑洞如何塑造等离子体的信息，”该团队的另一名成员、全球mm-VLBI阵列的欧洲调度员爱德华多·罗斯在声明中说。"这显示了不同的望远镜是如何揭示同一物体的不同特征的。"

特别是，研究小组发现喷流由至少两根扭曲的等离子体丝组成，从它们的源头延伸超过570光年。观测还表明等离子体射流不是直的和均匀的；它们展示了由于中央黑洞的影响而出现的曲折。



世界各地的射电望远镜捕捉到的图像显示了从遥远的blazar 3C 279喷射出的纠缠细丝。(图片鸣谢:NASA/DOE/Fermi LAT合作；VLBA/约斯塔德等人；RadioAstron/Fuentes等人)

扭曲或螺旋状细丝是等离子体喷流不稳定的结果，这意味着先前关于这些喷流如何演变的理论可能需要修正。这项研究也可能修正我们对磁场在活动星系核中近光速喷流最初形成中所扮演角色的理解。

“从我们的结果中产生的一个特别有趣的方面是，它们表明了限制喷流的螺旋磁场的存在，”该小组的成员之一，马普射电天文学研究所的科学家光赵耀在声明中说。“因此，可能是在3C 279中围绕喷流顺时针旋转的磁场，指引和引导喷流的等离子体以0.997倍光速的速度运动。”

这项研究表明，关于blazars和它们的喷流还有很多需要了解的地方，而且有必要建立更精确的模型来模拟喂养超大质量黑洞的过程。它还强调了改进射电望远镜和发展更详细地描绘遥远宇宙物体的技术的重要性。

“我们正在进入一个全新的领域，这些细丝实际上可以与产生喷流的黑洞附近最复杂的过程联系起来，”该小组成员之一、马克斯·普朗克射电天文学研究所的科学家安德烈·洛巴诺夫在声明中说。

该团队的研究发表在10月26日星期四的《自然天文学》杂志上。