迄今最大的黑洞喷流横跨 140 个银河系

新发现的遥远黑洞喷流双体组是迄今为止见过的同类喷流中最大的一个。这对黑洞喷流形成时宇宙年龄还不到现在的一半，它们向 2300 万光年的空间共喷射出相当于数万亿个太阳的能量。卟啉以希腊神话中的巨人命名，是一个宇宙巨型结构，在宇宙只有 63 亿年的时候就形成了，跨度大约相当于 140 个银河系。天文学家表示，进一步的研究可以为我们了解宇宙早期星系的起源提供一个窗口。该研究结果于 9 月 18 日发表在《自然》杂志上，还表明这可能只是类似喷流发现的“冰山一角”。

回顾过去

地球与宇宙的大部分区域相隔难以想象的遥远距离，但夜空中的星光却为人们提供了了解遥远过去的窗口。今天拍摄的 Porphyrion 图像从技术上讲是相对而言 75 亿年前发生的事件的快照。因此，天文学家可以利用这些信息来扩展他们对早期宇宙基本条件的了解，以及这些条件如何影响星系、恒星和行星的形成。

“天文学家认为，星系和它们的中心黑洞共同演化，其中一个关键方面是，喷流可以扩散巨大的能量，影响其宿主星系和附近其他星系的成长，”研究报告的共同作者、加州理工学院天文学和数据科学教授乔治·乔戈夫斯基在一份声明中说。

研究人员已经知道，至少有数百个黑洞喷流系统通过发射宇宙射线、重原子、磁场和热量对早期宇宙的演化产生了一定影响。但直到最近，他们才开始意识到它们的重要性。这一转变发生在近年来，当时研究人员利用欧洲低频阵列 (LOFAR) 射电望远镜勘测天空中的超大质量黑洞。研究小组表示，结果简直是“令人震惊”。到 Porphyrion 发现黑洞喷流系统时，迄今已记录了超过 10,000 个黑洞喷流系统。

“在我们开始这项活动之前，我们已经知道了巨型喷流，但我们没想到会发现这么多，”这项研究的第二作者、赫特福德大学天体物理学教授马丁·哈德卡斯尔在声明中说道。哈德卡斯尔解释说，尽管他预计使用 LOFAR 会发现更多结构，但“看到这么多这样的物体出现，仍然非常令人兴奋。”

当巨大的卟啉形成时

普菲里奥的巨大喷流从位于星系中心的超大质量黑洞向两极延伸，该星系的大小约为银河系的 10 倍，距离地球约 75 亿光年。这些能量洪流比之前已知的最大喷流系统 Alcyoneus 延伸约 40%，后者是同一团队于 2022 年通过 LOFAR 发现的。

普菲里奥存在于宇宙的远古时期，当时流入发展中的星系的相互连接的能量丝（称为宇宙网）比现在更近。正因为如此，普菲里奥的巨大喷流比现在延伸到宇宙网的更大区域。

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“到目前为止，这些巨型喷流系统似乎是最近宇宙的一种现象，”主要作者、加州理工学院博士后学者马丁·奥伊在一份声明中解释道。“如果像这样的遥远喷流能够达到宇宙网的规模，那么宇宙中的每个地方都可能在宇宙时间的某个时刻受到黑洞活动的影响。”

天文学家对 Porphyrion 的另一个惊人发现是它的“模式”。当超大质量黑洞的巨大引力开始拉动和加热周围物质时，它们开始以辐射或喷流的形式释放能量。辐射模式黑洞通常是年轻宇宙的主要特征，而喷流模式版本在当今更为常见。尽管 Porphyrion 的年龄很大且属于辐射模式，但它仍然能够发射巨大的喷流——这表明可能曾经存在过许多类似的、甚至更大的巨型结构。

“我们可能只看到了冰山一角，”Oei 说道。“我们的 LOFAR 调查仅覆盖了 15% 的天空。而且大多数巨型喷流可能都难以发现，因此我们相信那里还有更多这样的庞然大物。”