黑洞天鹅座X1拥有快速强大的舞动喷流

发布时间：2026-04-23 11:45:54  浏览量：2

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黑洞天鹅座X1拥有强劲的喷流。其伴星产生的恒星风会使喷流发生弯曲，导致喷流向不同方向舞动。这些喷流以光速的一半运动，产生的能量输出是太阳的一万倍。这些喷流有助于科学家理解星系演化，因为恒星级黑洞的物理特性与星系中心超大质量黑洞的物理特性相似。

天鹅座X1黑洞的喷流受到恒星风的扰动

天鹅座X1在天文学史上占有特殊地位。1971年，天文学家确认它是首个已知的黑洞。近日，澳大利亚国际射电天文学研究中心（ICRAR）的天文学家表示，来自其大型伴星的风会冲击天鹅座X1发射的喷流。这些观测结果使他们能够计算出喷流的能量输出——其惊人地达到了太阳的10000倍，而且喷流的速度是光速的一半这些发现意义重大，因为尽管天鹅座X1是一个恒星级黑洞，但对其喷流的研究最终有助于天文学家理解星系的演化。

黑洞天鹅座X1距离约7200光年，质量是太阳的21倍，它有一颗伴星。这是一颗名为HDE226868的大型蓝色超巨星，质量约为40个太阳质量。这两个天体每5.6天绕它们的重心运行一周。

牛津大学的第一作者史蒂夫普拉布将这些喷流描述为舞蹈喷流。这是因为当黑洞和伴星在轨道上运行时，它们会被恒星风偏转到不同方向。

研究人员近日将他们的发现发表在同行评审期刊《自然天文学》上。

这张来自Stellarium应用的地图显示了天鹅座X1（白色圆圈）在天鹅座中的位置。图片由Stellarium提供。

黑洞喷流

一些黑洞会沿其自转轴以极高速度喷射等离子体喷流——即电离气体和电子。事实上，这类喷流出现在黑洞从附近伴星吸积物质的系统中。因此，旋转的黑洞会将部分这类物质以喷流形式喷射出去。

天文学家们出于多种原因想要了解黑洞喷流释放的瞬时功率。这是因为它能向他们展示黑洞自身是如何成长的。以往的方法只能测量数千甚至数百万年间喷流的平均功率。此外，这些喷流的能量会在星际介质中驱动大规模的激波，还会将气体、宇宙射线和磁场分布到其周边区域。它们还会在气体云中形成巨大的空洞。

拥有喷流的超大质量黑洞（它们位于某些星系的中心）的物理原理与拥有喷流的恒星级黑洞相同。然而，超大质量黑洞对其环境的影响范围要大得多，达到星系间的尺度。因此，恒星级黑洞中的喷流实际上有助于我们理解星系的演化。

艺术家绘制的示意图展示了一颗蓝超巨星的物质被吸入黑洞周围的吸积盘。恒星吹出的星风导致喷流呈现拱形。图片由ICRAR科廷大学提供。

测定天鹅座X1喷流的功率

过去，天文学家并不完全了解黑洞喷流的能量如何影响其周围环境。这是因为他们无法确定这些喷流的瞬时功率，这一问题此前一直未得到解决。

团队利用18年来收集的高分辨率射电图像，研究了天鹅座X1喷流发射的X射线。他们使用分布在全球各地遥远距离上的射电望远镜，采用一种名为甚长基线干涉测量的观测技术。随着黑洞及其伴星在轨道上运行，天文学家能够看到黑洞喷流的运动模式，这要归功于伴星的恒星风对喷流的偏转作用。此外，他们还了解到从该恒星流出的恒星风的能量。

因此，天文学家将观测到的喷流偏转序列以及已知的恒星风功率输入到数学模型中。结果，他们得以计算出喷流释放的瞬时功率。他们发现这些喷流释放的功率相当于10000个太阳的输出功率。此外，它们的移动速度极快，达到光速的一半（每秒93000英里或每秒150000公里）。

夏威夷莫纳克亚的射电望远镜。它是甚长基线阵列的一部分，该阵列包含分布在北美各地和夏威夷的10台射电望远镜。天文学家利用这个望远镜网络以及欧洲甚长基线干涉测量网络，获取了天鹅座X1的射电图像。图片由ZimZalaBim通过维基共享资源提供（CCBYSA4.0许可）。

天鹅座X1如何帮助我们理解星系是如何演化的

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这项研究的一个关键发现是，当物质向黑洞坠落时释放的能量中，约有10%被喷流带走。这是科学家们在宇宙大规模模拟模型中通常会假设的情况，但直到现在，通过观测来证实这一点一直很困难。

这项研究的一个关键发现是，当物质向黑洞坠落时释放的能量中，约有10%被喷流带走。

这是科学家在宇宙大规模模拟模型中通常会假设的情况，但一直以来都难以通过观测来证实。

科廷大学的詹姆斯米勒琼斯是该论文的合著者。他补充道：

而且由于我们的理论表明黑洞周围的物理规律非常相似，我们现在可以利用这一测量结果来巩固对喷流的理解——无论这些喷流来自质量为太阳10倍还是1000万倍的黑洞。 借助平方公里阵列天文台等射电望远镜项目（该项目正于西澳大利亚和南非建设中），我们有望探测到数百万遥远星系中黑洞产生的喷流，而这项新测量提供的锚点将帮助校准它们的整体能量输出。 黑洞喷流为周围环境提供了重要的反馈来源，对于理解星系的演化至关重要。

而且由于我们的理论表明黑洞周围的物理规律非常相似，我们现在可以利用这一测量结果来巩固对喷流的理解，无论这些喷流来自质量为太阳10倍还是1000万倍的黑洞。

借助诸如正在澳大利亚西部和南非建造的平方公里阵列天文台等射电望远镜项目，我们有望探测到数百万个遥远星系中黑洞产生的喷流，而这项新测量提供的锚点将有助于校准它们的整体能量输出。

黑洞喷流为周围环境提供了重要的反馈来源，对于理解星系的演化至关重要。

核心结论：天鹅座X1黑洞会发射出强大的喷流。来自伴星的恒星风会使这些喷流发生弯曲，这让天文学家得以计算出喷流的能量。

经由国际射电天文学研究中心（ICRAR）

BY: Shireen Gonzaga

FY: AI

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