黑洞喷流在伴星恒风中起舞

发布时间：2026-04-17 09:53:32 浏览量：1

一颗超巨星产生的强烈恒星风将黑洞喷出的喷流推离该恒星。国际射电天文学研究中心

黑洞是宇宙中最为极端的天体之一。它们能够以接近光速的速度向外抛射物质，形成被称为喷流的强大等离子体束。这些喷流被认为是宇宙中能量最强烈的天文现象之一。

我们今天发表在《自然天文学》上的新研究挑战了这一直觉。我们发现，像恒星发出的风这种看似平常的东西，其影响力可以与这些强大喷流相媲美，甚至能塑造它们的行为。

一场宇宙华尔兹

天鹅座X1系统是黑洞与一颗大质量恒星之间的一场宇宙双人舞。

该黑洞是人类首次发现的黑洞，其质量约为太阳质量的21倍，被压缩在一个直径约100公里的区域内。它与一颗质量接近太阳40倍的伴星共同构成一个双星系统。该黑洞与伴星相互绕转，轨道周期约为5.6天。

大约两万年来，这个黑洞一直在吞噬这颗恒星的物质。它利用自身强大的引力捕获恒星强劲的星风来达到这一目的。

一些物质会消失在黑洞中，穿过那个有去无回的点（即事件视界）进行一场单向之旅。随气体一同被卷入的旋转磁场会引发喷流的产生，这些喷流以接近光速的速度移动。

喷流将能量从靠近黑洞的区域携带至遥远的距离，最远可达16光年。

它们在过去两万年间的行为，在周围的星际空间中吹出了一个巨大的热气体泡。然而，尽管这些喷流至关重要，对其瞬时功率的测量一直是一项重大挑战，直到现在才得以解决。

强强夫妇；权力夫妇；黄金情侣

恒星风是由光的向外压力从恒星表面吹出的粒子流。当来自我们太阳的太阳风特别强烈时，粒子撞击地球磁场会引发极光。

天鹅座X1中的伴星质量极大且亮度极高，它在星风中损失的质量是太阳的一亿倍，并且能将星风加速到太阳星风速度的三倍。

在我们的研究中，我们通过将相距数千公里的望远镜联合观测，获得了喷流的超高分辨率图像。这一技术与事件视界望远镜获取黑洞图像所采用的方法相同。

我们发现，天鹅座X1中伴星产生的风足够强劲，能够使黑洞喷射出的喷流发生弯曲。这表明大质量恒星的风是多么强大。

当黑洞围绕恒星运行时，恒星风持续地推挤喷流，使其偏离恒星方向。这导致喷流方向不断改变，就像地球上的风能吹动喷泉中的水流一样。

从我们的观测视角来看，喷流仿佛与该系统的轨道运动共舞。通过建模这一宇宙级的协同运动，我们首次测得了喷流的瞬时功率，其值相当于一万个太阳的辐射功率。

黑洞饮食的卡路里缺口

了解黑洞如何利用其能量能让我们知晓星系是如何演化的。

当物质落向黑洞时，一部分物质会促使黑洞本身增长。但有相当一部分物质会被导向喷流，这些喷流会将能量重新注入周围环境。对于位于星系中心的最大质量黑洞而言，这些喷流能够塑造其所在的星系，甚至影响更大的宇宙结构。

我们可以通过落入黑洞的物质所产生的X射线来测量黑洞吸积的快慢。然而，此前一直缺乏直接的方法来实时测量喷流在任意时刻所携带的能量。

我们对天鹅座X1喷流功率的测量为平衡黑洞能量收支提供了一种新方法。通过比较黑洞的吸积速度以及喷流带走的能量，我们可以微调宇宙的计算机模拟。这能让我们了解黑洞在最大尺度上是如何影响宇宙的。

这场黑洞与大质量恒星的宇宙之舞揭示的不仅仅是弯曲的喷流。它展示了即使是喷流这类最具能量的现象，也是如何受到其周围环境塑造的。通过观测天鹅座X1中舞动的喷流，我们加深了对黑洞如何影响宇宙本身演化的理解。