科学家发现，一股由邻近星系中心超大质量黑洞驱动的超高温气体喷流正从该星系喷涌而出。这股喷流延伸范围远超星系本体，并以罕见的螺旋状向外扩散——这种模式此前从未被观测到。美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜穿透厚重尘埃，首次揭示了这场剧烈的能量爆发。该过程强度极高，正以惊人速率剥夺该星系用于形成恒星的星际气体。
研究人员利用美国宇航局詹姆斯·韦伯空间望远镜的数据，探测到从星系两侧喷发出的炽热气体巨云。这些发光结构形成了两个狭长的星云，其动力源自星系核心一个超大质量黑洞周围的剧烈活动。每个星云的长度至少延伸三千秒差距（一秒差距约等于19万亿英里）。
作为对比，VV 340a星系的整个盘面厚度仅约为三千秒差距。
“在其他星系中，这类高能气体几乎总是被限制在距离星系黑洞数十秒差距的范围内，而我们的发现超出了通常观测到的尺度30倍甚至更多，”主要作者、加州大学欧文分校物理与天文学博士后研究员贾斯汀·卡德表示。
强大的黑洞喷流显现
位于新墨西哥州圣阿古斯丁附近的卡尔·G·詹斯基甚大阵列的射电观测显示，有一对巨大的等离子体喷流从星系的两侧涌出。已知当坠入超大质量黑洞的气体达到极端高温并与强大磁场相互作用时，就会形成这类喷流。其结果是，被赋予能量的物质以极高的速度向外喷射。
在更大的尺度上，这些喷流在太空中描绘出一条螺旋状的路径。这种模式指向一种称为“喷流进动”的过程，即喷流方向随时间逐渐偏移，类似于旋转陀螺的缓慢摆动。
“这是在盘状星系中首次观测到千秒差距尺度的进动射电喷流，”卡德说。“据我们所知，这是第一次看到千秒差距或星系尺度的进动射电喷流驱动着大规模日冕气体外流。”
罕见的日冕气体延伸至星系之外
研究团队认为，当喷流向外推进时，会与星系内部的周围物质发生碰撞，迫使其远离中心并加热到极端温度。这一过程产生了科学家所称的“日冕线气体”——这一名称借用了太阳外层大气的概念，用以描述高度电离的超高温等离子体。
根据卡德的说法，这类日冕气体通常被发现非常靠近黑洞，很少会扩散到宿主星系深处。几乎从未在星系本身外部探测到，这使得新的观测结果极不寻常。
外流的纯粹能量惊人。卡德表示，日冕气体携带的能量相当于每秒爆炸10^19颗氢弹。
“我们发现了迄今最延展、最连贯的日冕气体结构，”资深合著者、前加州大学欧文分校研究天文学家、现加州理工学院红外处理与分析中心副科学家薇薇安·U说。“我们预期韦伯望远镜会为我们打开探测活跃超大质量黑洞的波长窗口，但没想到在观测的第一个目标中就看到了如此高度准直且延展的发射。这是一个惊喜。”
多台望远镜揭示狂暴历史
只有在研究人员结合了多个天文台的数据后，喷流和发光的日冕气体的完整图像才得以显现。由加州大学运营的夏威夷凯克二号望远镜的观测揭示，更冷的气体从星系延伸得更远，距离黑洞可达15千秒差距。
科学家们认为，这种较冷的物质代表了早期喷流活动的“化石记录”。它很可能由黑洞先前从星系核心喷出气体时留下的残余碎片构成。
为何詹姆斯·韦伯空间望远镜至关重要
日冕气体本身是由韦伯望远镜探测到的，该望远镜在距离地球约一百万英里的轨道上绕太阳运行。作为有史以来建造的最大的空间望远镜，韦伯在红外波段观测宇宙，使其能够看到传统可见光望远镜无法观测的天体。
这一能力对于研究VV 340a星系至关重要。该星系含有大量尘埃，阻挡了可见光，使得像凯克这样的望远镜无法深入观测其内部。然而，红外光可以穿透尘埃，使得喷发的日冕气体在韦伯的图像中清晰可见。
抑制恒星形成的喷流
黑洞喷流对星系的影响是巨大的。根据这项研究，VV 340a星系每年损失的气体足以形成19颗像太阳这样的恒星。
“它实际上是通过加热并移除恒星形成气体，显著限制了星系中的恒星形成过程，”卡德说。
银河系过去与未来的线索
目前，银河系中似乎没有类似的活跃喷流。然而，卡德指出，有证据表明我们自己的超大质量黑洞大约在两百万年前经历过一次吸积事件，他表示早期人类祖先如直立人可能曾在夜空中目睹过这一景象。
随着这一罕见进动喷流及其巨大气体外流的发现，研究人员现在计划检查其他星系，寻找类似特征。他们的目标是更好地理解强大的黑洞活动如何影响像银河系这样的星系的长期演化。
“我们很高兴能继续利用这些尖端工具的观测，在星系的不同物理尺度上探索这些前所未见的现象，并且迫不及待地想看看还会有什么发现，”U说。
该研究由美国宇航局和美国国家科学基金会资助。