黑洞如何在宇宙中发射强大的喷流

当天文学家在 2019 年发布第一张黑洞图像时,全世界都瞥见了 M87 星系中心的怪物。但早在一个多世纪前,即 1918 年,天文学家赫伯·柯蒂斯 (Heber Curtis) 就已经注意到这个星系的一些奇怪之处:一股薄薄的光和物质射流从 […] 黑洞如何在宇宙中发射强大射流的帖子首次出现在 Knowridge Science Report 上。

来源:Knowridge科学报告
在赤道面上沿当前片层创建等离子体团链,其中粒子密度(左侧部分)较高。在这里,发生磁重联,将粒子加速到非常高的能量(右)。灰色:磁场线。图片来源:Meringolo、Camilloni、Rezzolla (2025)。

当天文学家在 2019 年发布第一张黑洞图像时,全世界都瞥见了 M87 星系中心的怪物。

但早在一个多世纪前,即 1918 年,天文学家赫伯·柯蒂斯 (Heber Curtis) 就已经注意到这个星系的一些奇怪之处:一股细细的光和物质射流从其中心喷出。

现在已知这股喷射流来自超大质量黑洞 M87*,它向太空延伸 5,000 光年,并以接近光速的速度向外冲去。

几十年来,这种喷流的形成方式一直困扰着科学家——直到现在。

法兰克福歌德大学的研究人员开发了一种新的超级计算机代码,展示了黑洞如何为如此巨大的能量和粒子流提供动力。

他们发表在《天体物理学杂志快报》上的工作表明,这些喷流不仅依赖于一个众所周知的过程,而是依赖于两个过程。

天体物理学杂志快报, 天体物理学杂志通讯

M87 的中心有一个质量是太阳六五亿倍的黑洞。就像一个旋转的陀螺一样,它快速旋转,而这种旋转就是喷气机背后的发动机。

到目前为止,主要的解释是布兰德福德-兹纳耶克机制,即黑洞周围的磁场提取其旋转能量并将其转化为喷流。

但法兰克福团队的新代码表明,另一个称为磁重联的过程也发挥着关键作用。

当磁力线断裂然后重新连接时,就会发生磁重联,从而释放出巨大的能量爆发。

这些事件还会产生具有异常负能量的粒子,这些粒子有助于为黑洞强大的喷流提供燃料。

来源:KSR。