浙江
一支由約克大學領銜的國際天文學團隊近日報告稱，他們在一顆遙遠類星體附近發(fā)現(xiàn)了迄今觀測到速度最快的紫外波段黑洞風，氣體外流速度高達光速的約30%，刷新了紫外類星體風的觀測紀錄，為理解超大質(zhì)量黑洞與宿主星系之間的劇烈相互作用提供了前所未有的線索。
研究顯示，這股來自類星體 J2318 的外流不僅速度驚人，而且在極強輻射環(huán)境下依然保留可見的化學指紋，令理論界難以解釋其如何在加速至相對論速度的同時保持可觀測性。
據(jù)介紹，J2318 位于飛馬座“大四方”區(qū)域，是一顆典型的類星體，其中心黑洞質(zhì)量約為太陽的17億倍，但真正非同尋常的是其向地球方向噴射的氣體風，以約30%光速掠過宇宙空間。團隊成員、約克大學教授帕特里克·霍爾表示，在類星體中看到由輻射推動的氣體風并不罕見，但在紫外波段觀測到如此高速度的外流前所未有，使 J2318 成為當前紫外類星體風記錄中“最快的一員”。
研究第一作者盧卡斯·西頓指出，如果用地球天氣作類比，這股氣體風的“風級”相當于“79級颶風”，每提升一個“級別”風速約增加20%，這一形象比喻突顯其極端速度與破壞性。盡管在X射線波段曾發(fā)現(xiàn)過速度更高的外流，J2318 仍在紫外觀測中保持紀錄，其極高亮度和強烈輻射使其成為研究黑洞活動與星系演化關系的理想實驗室。
此次發(fā)現(xiàn)也暴露出一個重要物理難題：推動氣體加速至如此高速度的，正是類星體本身釋放的巨大光子流，但同樣的輻射會剝離原子中的電子，使碳、硅等元素的離子失去可識別的光譜特征。然而在 J2318 的光譜中，研究人員清晰看到了以相對論速度運動的碳、硅離子吸收線，這意味著氣體在強輻射加速過程中仍保留了部分電子，為現(xiàn)有理論提出了“如何在不使氣體完全電離的情況下將其加速到30%光速”的新挑戰(zhàn)。
這項紀錄級外流并非源自全新觀測計劃，而是從長期積累的斯隆數(shù)字巡天（SDSS）數(shù)據(jù)中“淘”出來的。約克大學學生瑪麗安娜·維爾特里在本科階段即識別出 J2318 的異常光譜特征，隨后霍爾利用由本科生朱則舟開發(fā)的軟件進一步分析，確認其具有罕見的高速外流信號，并迅速申請使用位于夏威夷的8米口徑弗雷德里克·C·吉利特雙子北望遠鏡進行跟蹤觀測，最終證實了其創(chuàng)紀錄的風速。
霍爾解釋說，類似彩虹將太陽光分解為不同顏色，斯隆巡天的光譜儀則將恒星、星系和類星體的光分解為詳細的光譜，從中可以識別出異常目標。他強調(diào)，大型巡天項目和現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理工具正在改變發(fā)現(xiàn)模式，以往只有博士或研究生才可能做出的發(fā)現(xiàn)，如今本科生也能在海量光譜數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)新的極端天體，為天體物理研究注入新生力量。
研究團隊指出，類星體風的意義遠超單個黑洞本身。越來越多證據(jù)顯示，黑洞強風可通過加熱星系氣體、抑制或觸發(fā)恒星形成、在巨大尺度上重新分配物質(zhì)，從而在星系演化中扮演關鍵角色。合著作者、華盛頓大學博瑟爾分校研究人員葆拉·羅德里格斯·伊達爾戈表示，這類極端外流可能是長期以來理論模型中“黑洞反饋”與星系整體演化之間缺失的一環(huán)，雖然相關過程已被納入星系形成模擬多年，但要通過觀測精確約束并校正這些模型，仍需大量工作。
目前，團隊正嘗試在不同距離和不同時期的宇宙中繼續(xù)尋找類似甚至更快的紫外外流，但像 J2318 這樣的系統(tǒng)似乎極為罕見，即便在數(shù)十年的觀測數(shù)據(jù)中，也鮮見能在速度上與之匹敵的對象。盡管如此，每發(fā)現(xiàn)一例此類極端類星體風，都會幫助科學家進一步逼近超大質(zhì)量黑洞可達極限，并厘清這些“宇宙引擎”如何在數(shù)十億年時間尺度上塑造其所在星系的命運。
研究論文題為《快與狠家族的新成員：一顆高亮度類星體中的相對論且時間可變紫外外流》，已于2026年6月4日發(fā)表于《天體物理學雜志》，為未來相關理論與數(shù)值模擬提供了關鍵觀測基準。正如合著者莉莉安娜·弗洛雷斯所言，要在紫外波段找到比 J2318 更快的外流并不容易，但團隊將持續(xù)從近鄰宇宙直至可觀測宇宙深處開展搜索，以期進一步拓展人類對黑洞及其巨大影響力的認識。
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