它奋力一射，竟然射出了2300万光年

天文学家发现一对巨无霸级的黑洞喷流。

近日加州理工学院的天文学家使用LOFAR射电望远镜阵列，发现了已知全宇宙最巨大的黑洞喷流。这对喷流的长度达到了惊人的2300万光年，是此前记录的20倍，已经达到了宇宙大尺度结构的级别。发射这对喷流的超大质量黑洞质量是我们银河系中心黑洞质量的100多倍。

这对喷流被命名为“波耳费里翁（Porphyrion）”。“波耳费里翁”是古希腊神话中的巨人。天文学家在这位巨人身上可以学到与星系内外物质流动“生态系统”有关的许多知识。但是这对喷流身上同时也存在一个让人不解的谜：为何它在射出这么远的同时，又能保持得如此笔直？

黑洞在攫取物质的时候，这些物质的命运不尽相同。它们有一些会被黑洞全部吞噬；有一些会环绕黑洞运行，并形成一个扁平的圆盘；还有一些则会受黑洞的强磁场影响，扭曲纠缠在一起，从黑洞的两极附近以近光速射向太空，形成一对方向相反的喷流。

此前天文学家观测到的黑洞喷流长度最多不过几百万光年。这些喷流因为受到来自星系际介质的各种干扰，大多会变得弯曲。因此这次“波耳费里翁”看起来竟然如此笔直实在让人惊讶。

要想把黑洞喷流“掰弯”方法其实很多。比如我们可以用星际云团来遮掩、让黑洞自转轴朝向发生改变、使用强磁场，乃至可以让宿主星系陷入到一个更大的宇宙结构中让它去遭遇“风”，等等。

而“波耳费里翁”竟安然存在了大约20亿年而没有受到任何干扰，实在是个奇迹。

学者们感到困扰的原因有两个。一是这对喷流实际上存在于大约70亿年前，我们看到的“波耳费里翁”实际上是宇宙年龄大约60亿年时的影像。由于宇宙在膨胀，那个时候的宇宙密度要比现在大很多。而一个拥挤的宇宙显然不利于喷流保持直线。

第二个原因是，这对喷流能够射得这么远，表明产生这对喷流的黑洞在大约20亿年的时间里，一直能够获得稳定的“食物”补给。这表明在当时它所在的环境中，物质比如星际气体的含量极为丰富。而这又形成了一个悖论，即一个如此拥挤的环境，和一条如此之长又如此之直的喷流显然是矛盾的。

研究人员坦承这仍是一个谜。也许它只是侥幸，恰好在一个拥挤的星系际环境中，遇到了一条狭窄的允许直线通过的空隙。

但也有可能是某种我们不知道的原因，使得这对喷流能够一直保持直线推进。为此，研究人员打算在整个光谱的范围内，这对喷流所在的环境进行更彻底的勘查。

“波耳费里翁”是宇宙物质“生态系统”的重要组成部分。在这个系统里，游荡在星系与星系之间的所谓“星系际介质”，会通过种种方式进入星系；而星系利用这些物质孕育出恒星甚至黑洞，又通过黑洞喷流对“星系际介质”产生影响。如此往复循环，生生不息。

LOFAR射电望远镜阵列拍摄的“波耳费里翁”。这是一对总长2300万光年的喷流，产生它们的超大质量黑洞位于正中的宿主星系内。宿主星系右侧的花瓣状结构是另外一个较小的喷流系统。右下角是我们银河系的等比例示意。LOFAR合作组织 / Martijn Oei

参考
Black hole jets on the scale of the cosmic web
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07879-y
Astronomers just detected the biggest black hole jets ever seen – and named them Porphyrion
https://theconversation.com/astronomers-just-detected-the-biggest-black-hole-jets-ever-seen-and-named-them-porphyrion-239297