超大质量黑洞释放出相当于一万亿个太阳的能量

在任何巨大星系的中心，你很可能会发现一个令人望而生畏的时空部分：超大质量黑洞。这些巨大的引力井非常巨大，它们的质量相当于我们太阳质量的数百万甚至数十亿倍。虽然黑洞非常强大，但研究起来相对困难。但现在研究人员已经精确测量了超大质量黑洞的一个重要副产品：速度超过每秒 62,000 英里的风。

研究人员长期以来一直认为，当黑洞以其巨大的引力将物质吸入时，这一过程会产生巨大的X射线风阵，这些风阵从黑洞中发出，射向附近的星系。虽然这一概念已被科学界广泛接受，但没有人真正知道这些风的形状。利用美国宇航局的核光谱望远镜阵列和欧洲航天局的XMM-牛顿望远镜，加州理工学院和英国基尔大学的研究人员能够测量从 PDS 456（一个距离我们 20 亿光年的超亮黑洞）喷出的风的速度、形状和大小。

PDS 456 是一种被称为类星体的黑洞，这意味着它非常明亮。这项研究发表在《科学》杂志上，据该研究的主要作者 Emanuele Nardini 称，这些风实际上是黑洞周围亮度的结果。“当卷入黑洞的物质的能量被释放时，这些能量会转化为热量，产生巨大的亮度，”Nardini 告诉《大众科学》 。“当这种亮度足以抵消黑洞的引力（约为太阳的 100 亿倍）时，它可以向外推风阵。”

这些风每秒携带的能量比一万亿个太阳所释放的能量还要多。

为了更好地观察这些星风，NuSTAR 和 XMM-Newton 在 2013 年和 2014 年分别对 PDS 456 进行了五次观测。XMM-Newton 观测了 X 射线光谱的低能部分，而 NuSTAR 观测了光谱的高能端。具体来说，望远镜寻找的是铁的踪迹，此前的研究已经证实这些星风中确实存在铁。

“这些阵风完全被电离了，”纳尔迪尼说。“每种元素的电子都被完全剥离；唯一剩下的元素是铁。如果铁在黑洞前面，它会阻挡来自黑洞的辐射，所以我们会看到来自黑洞的光强度下降。”

通过观察黑洞前方和两侧的铁元素分布，研究人员能够确定这些铁风从黑洞向四面八方吹出。这些铁风速度非常快，速度是光速的三分之一。它们每秒携带的能量比一万亿个太阳释放的能量还要多。

纳尔迪尼指出，黑洞风对超大质量黑洞周围的星系影响巨大，尤其是通过调节新恒星的形成。“如果黑洞风足够强大，就会引发雪崩，带走星系中沿途的所有气体，这些气体通常用于形成恒星。”研究人员还认为，黑洞风是黑洞和星系之间一种古老的“交流”形式，将两者联系在一起。

“如今大多数星系都非常不活跃——既没有黑洞，也没有恒星形成——它们非常稳定，”纳尔迪尼说。“它们过去的生命中一定存在某种机制，才把它们塑造成了我们今天看到的样子。这些星系风是有可能的。”