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黑洞“狂风”席卷宇宙:欧洲航天局捕捉到超快风速奇观

2025-12-28 17:31     来源:欧洲航天局     X射线 X射线衍射分析
欧洲航天局(ESA)主导的一项国际合作研究取得突破性进展:利用XMM-牛顿和XRISM两颗X射线空间望远镜,首次观测到超大质量黑洞在数小时内触发超高速风,物质以每秒6万公里的速度被抛射至宇宙空间,速度达光速的五分之一。这一发现为理解活动星系核(AGN)的能量释放机制和星系演化提供了关键证据。

图片来源:欧洲航天局(ESA)

黑洞“心跳”触发宇宙级风暴

研究团队通过同步观测发现,位于螺旋星系NGC 3783中心的超大质量黑洞(质量相当于3000万个太阳)在吞噬周围物质时,其活动星系核(AGN)突然释放强烈X射线耀斑,随后在24小时内激发出超高速风。这些风以每秒6万公里的速度向外扩散,速度之快、形成之迅速均属首次观测。

“我们从未见过黑洞以如此快的速度制造风,”荷兰空间研究组织(SRON)首席研究员Liyi Gu表示,“这是人类首次目睹黑洞的X射线耀斑在一天内直接触发超高速风,揭示了AGN磁场的剧烈动态变化。”

技术协同:双望远镜揭开黑洞“暴风”之谜

此次发现得益于XMM-牛顿与XRISM望远镜的协同观测。XMM-牛顿利用其光学监测仪追踪耀斑的演化过程,并通过欧洲光子成像相机(EPIC)评估风的扩散范围;XRISM的Resolve仪器则精确测量了风的速度、结构及其发射机制。

“这一发现源于成功的国际合作,是ESA所有任务的核心组成部分,”ESA XMM-牛顿项目科学家Erik Kuulkers强调,“通过聚焦活跃的超大质量黑洞,两颗望远镜共同揭示了前所未有的现象:由耀斑触发的超高速风,其特征与太阳风惊人相似。”

黑洞与太阳:跨越星系的相似性

研究指出,黑洞周围的风与太阳的日冕物质抛射(CME)存在相似性。后者是太阳释放超高温物质至太空的现象,而黑洞风的形成机制可能源于AGN磁场的“解缠”——类似于太阳耀斑,但规模远超想象。

“这一发现让超大质量黑洞显得不再那么陌生,”ESA研究员Camille Diez解释道,“就像太阳风影响太阳系一样,黑洞风对宿主星系的演化起着关键作用,包括调控恒星形成。”

星系演化的“隐形推手”

活动星系核(AGN)的风被认为是调节星系演化的重要因素。通过将物质和能量注入星际空间,这些风可能抑制或促进恒星形成,从而影响星系的长期命运。

“理解AGN的磁场及其如何激发风,是破解宇宙星系历史的关键,”迪兹补充道,“这一发现为构建更精确的星系演化模型奠定了基础。”

国际合作:开启高能宇宙研究新篇章

XMM-牛顿作为探索极端宇宙的先锋,已运行超过25年;而XRISM自2023年9月发射以来,持续解答物质与能量在宇宙中的运动规律。此次联合观测不仅验证了两台望远镜的技术优势,也为未来高能天体物理研究指明了方向。

“太阳与高能物理可能以惊人的相似方式贯穿整个宇宙,”ESA XRISM项目科学家Matteo Guainazzi总结道,“这一发现提醒我们,无论是恒星还是黑洞,极端条件下的物理规律可能比我们想象的更统一。”

未来展望:解码宇宙的“能量密码”

随着XRISM的持续运行和下一代望远镜的规划,科学家期待进一步揭示黑洞风的化学成分、能量来源及其对星系环境的长期影响。这些研究不仅将深化人类对宇宙极端现象的理解,也可能为核技术、高能物理等领域提供新的灵感。


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