天文学家观察到一对巨大的喷流从距离地球75亿光年的超大质量黑洞中释放出来。根据新的研究，这个巨型结构的长度为2300万光年，使这些黑洞喷流成为有史以来最大的黑洞喷流。该研究结果于9月18日发表在《自然》杂志上。

加州理工学院（California Institute of Technology）的博士后学者、该研究的主要作者马丁·奥伊（Martijn Oei）说，黑洞被视为宇宙中的垃圾处理站，几乎吞噬了靠近它们的一切。但是，在物体落入之前，一小部分物质被喷出，在黑洞的两侧形成射流。

黑洞射流可以以接近光速的速度加速辐射和粒子，使它们在射电望远镜可见的波长下发光。这样的光芒引起了这项新研究背后的天文学家的注意，当时他们正在2018年使用欧洲的 LOFAR（或LOw频率ARray射电望远镜）进行调查。

新描述的喷流的功率输出相当于数万亿个太阳的功率输出，而且质量如此之大，以至于研究人员以希腊神话中的巨人的名字将这种巨型结构命名为Porphyrion。

这一发现使天文学家重新思考他们对黑洞喷流质量的理解，以及这些巨大的特征如何影响它们的周围环境和宇宙的结构。

最初，研究人员正在使用LOFAR寻找其他东西：宇宙网的纤细细丝。奥伊说，宇宙网是宇宙的大尺度结构，是一个弥漫在星系之间所有空间的物质网络。

但是，在试图观察宇宙网时，该团队发现了来自星系的大型喷流。该团队总共发现了10000对新的黑洞喷流。另一本期刊《天文学与天体物理学》已经接受了一篇描述这对配对的论文的出版。

“当我们第一次发现这些巨大的喷流时，我们感到非常惊讶，”奥伊说，“我们不知道有这么多。”

超大质量黑洞位于大型星系的中心。奥伊说，该团队的观测结果强调，越来越多的星系的黑洞喷流远远超出了它们的边界。

来自不同领域的研究人员、该研究的合著者Aivin Gast首先发现了一对最大的喷流。当时，加斯特是牛津大学（University of Oxford）的一名本科生，学习古典考古学和古代历史。但由于大流行，他的主要学术工作被搁置，因此他提出帮助奥伊对LOFAR捕获的无线电图像进行目视检查。

“找到Porphyrion后，我们都非常兴奋，经过讨论，我感到很高兴看到并共同发现了一些以前没有人欣赏过的特别事物，”奥伊通过电子邮件说。

一旦该团队确认了喷流起源的星系，“Aivin利用他的古典背景，提议给这个系统起一个美丽的名字卟啉，它现在就用这个名字了，”奥伊说道。

在LOFAR观测之前，大型喷流系统被认为是罕见的，并且预计尺寸会更小。在发现Porphyrion之前，已确认的最大黑洞喷流系统是Alcyoneus。

同一个团队在2022年发现了Alcyoneus，它也以神话中的希腊巨人命名，这个喷流系统相当于大约100个银河系。据估计，银河系的直径为100000光年。一光年是光在一年内传播的距离，即9.46万亿公里。

但奥伊说，研究作者采取了更广泛的方法，并认为银河系的宽度为163078光年，可以解释银河系内的所有恒星和不可见物质。因此，他们决定Porphyrion相当于140个银河系直径。

现在，作者表示，他们相信随着射电望远镜技术的进步，有可能找到比Porphyrion更大的喷流。

为了揭示有关喷流起源的更多细节，该团队使用印度的巨型中波射电望远镜和夏威夷的W. M. Keck天文台进行了后续观测。观测结果指向一个遥远的星系，其质量大约是银河系的10倍。

凯克天文台收集的数据还显示，这些结构来自辐射模式活跃的黑洞，而不是已知的产生更大喷流的类型，这让研究人员感到惊讶。

当超大质量黑洞变得活跃时，它们的引力会加热周围的物质，从而以辐射或喷流的形式释放能量。据研究人员称，辐射模式黑洞在遥远的宇宙中更常见，而喷流模式黑洞在附近的宇宙中更常见。

“我们的研究表明，辐射模式活跃黑洞可能和附近宇宙中的喷流模式活跃黑洞一样能够产生巨型喷流，”奥伊在一封电子邮件中说，“我们了解到巨型喷流可能是一个古老的现象：我们现在知道它们已经存在于宇宙的大部分生命中。我们的LOFAR调查只覆盖了15%的天空。而且这些巨型喷流中的大多数可能很难被发现，因此我们相信还有更多这样的庞然大物。

了解巨型黑洞喷流在宇宙138亿年中存在的时间可以帮助天文学家了解喷流如何影响其周围环境。

天文学家面临的两个大问题是宇宙是如何被磁化的，以及位于星系之间的宇宙网的大尺度结构是如何形成的。巨大的黑洞喷流可以帮助回答这两个问题。

据研究作者称，如果持续数百万年，强大的黑洞喷流可以通过在太空中释放带电粒子和磁场来影响物质在星系间空间中的流动。

“每当喷流到达星系际空间时，我们认为它们对加热星系之间的空间和磁化它有很大影响，”奥伊说，发现这个巨大的喷流系统的一个意想不到的发现是，黑洞喷流可以达到宇宙网的规模。它们如此之大，原则上可以到达任何地方。

该团队的研究表明，Porphyrion能够在星系际空间中将其周围环境加热约100万度。“如果这种加热发生在宇宙时间足够早的地方，”奥伊说，它可能减缓了星系的形成，而星系需要相对较冷的星系间等离子体或气体才能坍缩和形成。

该团队继续研究黑洞喷流如何延伸到其宿主星系之外如此之远而不会变得不稳定。“马丁的工作告诉我们，这些巨型源的环境并没有什么特别之处导致它们达到如此大的尺寸，”该研究的合著者、英格兰赫特福德大学天体物理学教授马丁·哈德卡斯尔在一份声明中说。

西北大学（Northwestern University）物理与天文学系副教授萨沙·切霍夫斯科伊（Sasha Tchekhovskoy）说，这项研究揭示了一个令人兴奋的发现，即超大质量黑洞活动的“化石记录”，可以显示喷流和黑洞是如何随着时间的推移而演变的。

“喷流的非凡寿命还可以帮助我们测试喷流的物理模型，特别是它们在成功钻穿（星系际空间）的几率很高的情况下的稳定性，”没有参与这项新研究的契霍夫斯科伊说。

斑状体也可能磁化了它的局部环境，奥伊想了解大质量喷流如何通过宇宙网传播磁力。磁力的起源是关键，因为磁场，就像地球周围的磁场一样，可以保护和屏蔽维持生命的大气层。

“我们星球上的磁力使生命得以繁荣发展，因此我们想了解它是如何形成的，”奥伊说，“我们知道磁力弥漫在宇宙网中，然后进入星系和恒星，最终进入行星，但问题是：它从哪里开始？这些巨大的喷流是否在宇宙中传播了磁力？”