想象一下,宇宙中有个探照灯,它的光束足以照亮整个银河。但这不是普通的灯,它的能量来自一个贪婪吞噬一切的黑洞,而这道光柱,正在被一阵猛烈的“恒星风”吹得左右摇摆。

打开网易新闻 查看精彩图片

天文学家最近就捕捉到了这样一幕奇观。在距离我们7000光年外一个名为“天鹅座X-1”的双星系统里,一个黑洞正对着宇宙空间喷射出两道壮观的物质喷流。测量结果显示,这些喷流携带的能量,相当于一万个太阳同时发光发热的总和。喷流物质的速度更是快得惊人,达到每秒15万公里,几乎是光速的一半。

然而,最让科学家感到意外的还不是这些数字。他们发现,黑洞虽然“吃”得很多,但“吐”出来的能量只占它吸收总能量的大约10%。剩下90%的能量去哪了?很可能被黑洞自身吞噬,成为了它质量的一部分。

打开网易新闻 查看精彩图片

这项研究的突破点在于,科学家第一次如此精确地测量了喷流的即时功率。过去,他们只能通过观察喷流在周围气体中吹出的“气泡”,来估算数万年间的平均能量,这种方法并不精确。这次,他们找到了一个绝妙的“标尺”——那颗与黑洞共舞的超大质量恒星

这颗伴星的“太阳风”异常猛烈,每秒抛出的物质质量是我们太阳的1亿倍,风速也高出三四倍。正是这股强劲的恒星风,像吹动喷泉的水柱一样,将黑洞喷流吹得偏离了大约两度。论文合著者、科廷大学的詹姆斯・米勒-琼斯教授解释说:“既然我们知道了恒星风有多强,就能算出它作用在喷流上的力。反过来,我们就能精确推算出喷流本身到底有多强大。”

这个测量结果,相当于给黑洞的“能量收支”算了一笔明白账。米勒-琼斯教授打了个比方:这有点像给黑洞计算卡路里。通过观测落入黑洞物质释放的X射线,可以知道它“吃”得有多快;现在,通过测量喷流,又知道了它“输出”了多少。两者结合,黑洞的“能量预算”就清晰了。

打开网易新闻 查看精彩图片

这项发现的意义远超这个单一的双星系统。我们目前最好的黑洞理论认为,无论黑洞大小,其背后的物理规律应该是相同的。牛津大学的研究负责人史蒂夫・拉吉・普拉布博士指出,这意味着,这次对“天鹅座X-1”这个恒星质量黑洞的精确测量,可以作为一个“锚点”,为研究质量是太阳五倍到五十亿倍不等的所有黑洞,提供一个可靠的观测基准。

黑洞喷流,尤其是那些位于星系中心的超大质量黑洞喷流,在宇宙演化中扮演着关键角色。它们能将巨大的能量注入周围环境,吹出比宿主星系本身还大的气体泡,从而调节恒星的形成,甚至影响整个星系的生长和演化。这个过程被称为“反馈”。

普拉布博士说,在模拟宇宙演化的大型计算机模型中,科学家过去只能假设黑洞将吸积能量转化为喷流的效率。而他们的这项研究,首次提供了这一效率的直接观测数据,为这些宇宙模拟奠定了更坚实的观测基础。

从给一个黑洞算清能量账,到理解整个星系的命运,科学的发现,往往就始于对宇宙中一道“摇摆光束”的好奇与测量。

你觉得黑洞那另外90%的能量,最终会以什么形式存在?它对时空本身又会造成什么影响?