黑洞数小时内掀起近光速“飓风”　类太阳磁暴或主导星系演化

欧洲航天局（ESA）牵头的一个国际科研团队近日报告称，天文学家首次在短短数小时内“现场目击”一颗超大质量黑洞在一次突发的X射线耀发后，瞬间卷起近光速的超高速气体风，以每秒约6万公里的速度将物质抛向太空，相当于光速的约五分之一。

这一现象将黑洞剧烈活动与类似太阳耀斑和日冕物质抛射的磁场重联过程联系在一起，被认为为理解星系长期演化提供了重要线索。

此次观测对象位于螺旋星系NGC 3783中心的一颗超大质量黑洞，其质量约为太阳的3000万倍，是一个典型的活动星系核（AGN）。 黑洞在吸积周围气体和尘埃时，使星系核心区域高度增亮，并产生可向外输运能量和物质的喷流和风，长期影响星系的气体分布以及恒星形成节奏。 研究团队指出，这次“即刻起风”的过程，为AGN如何通过能量反馈“调控”宿主星系提供了一个罕见的时间分辨样本。

根据介绍，科研人员联合使用了欧洲X射线空间望远镜XMM-Newton和由日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）主导、欧洲参与的XRISM X射线成像与光谱任务，对NGC 3783进行了连续监测。 观测中，黑洞首先爆发出一次明亮的X射线耀发，亮度迅速升高又快速衰减，而就在耀发减弱后不久，仪器随即捕捉到一股极为快速的外流风，显示气体和尘埃被加速到每秒6万公里的“惊人风速”。

研究人员表示，这是首次在时间上清晰地将一次短时X射线耀发与随后的超高速外流直接对应起来，表明黑洞周围盘面或日冕区的磁场在一次突发“解缠”中释放能量，从而在不到一天的时间里驱动出近光速风。 这一过程在物理机制上与太阳上的日冕物质抛射有相似之处，后者同样是由磁场重联触发，将高温等离子体成团抛向行星际空间。

文章援引团队成员的分析指出，这种“有风的AGN”在星系演化中扮演着关键角色：持续的高速风可将冷气体从星系中心吹走，抑制新恒星形成，也可能在更大尺度上重新分配气体，为后续恒星孕育“重塑环境”。 因此，深入理解AGN周围磁场如何工作、如何在耀发后高效加速气体，对于还原宇宙中星系形成与演化的“全程故事”至关重要。

XMM-Newton已在轨运行逾25年，长期专注于研究宇宙中最炽热、最极端的天体；而2023年9月发射的XRISM则聚焦于物质和能量在宇宙中的循环流动。 在这次联合观测中，XMM-Newton通过光学监测器与欧洲光子成像相机记录了耀发的演变及外流的整体分布，XRISM则利用高能谱分辨率的Resolve仪器精细测量了这股风的速度结构和加速机制。

欧洲航天局相关负责人表示，这一成果展现了多台X射线望远镜协同工作的威力，使科学家得以首次捕捉到“耀发触发—超高速风诞生”的完整链条。 研究人员认为，太阳物理与高能天体物理在磁场行为上可能存在出人意料的一致性，从恒星尺度到超大质量黑洞，宇宙中的磁场“剧烈时刻”或许遵循着相似的基本规律。

据介绍，这项研究成果已发表于《天文学与天体物理学》期刊，论文题为《利用XRISM深入NGC 3783内部——软X射线耀发期间超高速外流的诞生》。 科学界期待未来通过更多类似的“实时捕捉”，进一步揭示黑洞如何通过风和喷流参与塑造星系的命运。

编译自/ScitechDaily