首个被发现黑洞正以半光速喷射舞动喷流

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在首个被确认的黑洞——天鹅座X1首次被发现60多年后，天文学家准确测量了其舞动的能量喷流。

研究人员终于通过绘制能量喷流因来自其伴星HDE226868的恒星风而产生的摆动（即舞动）情况，测量出了天鹅座X1黑洞的能量喷流。 （图片来源：国际射电天文学研究中心（ICRAR））

在首次被发现60多年后，天鹅座X1——首个得到确认的黑洞——仍充满惊喜。专家表示，研究人员终于测量出了这个庞然大物舞动喷流的能量输出，其结果或许有助于解答有关黑洞极端行为的更广泛问题。

天鹅座X1是一个恒星质量黑洞，其质量约为太阳的21倍，位于距离地球约7000光年的天鹅座。它与一颗同样巨大的蓝巨星（称为HDE226868）处于双星轨道上。它以0.2天文单位（即地日距离的五分之一）的距离，每5.6天绕这颗恒星公转一圈。这个黑洞不断地将其伴星的外层物质撕扯下来，形成一个被称为吸积盘的超热旋转物质环，该吸积盘会发出明亮的X射线。

天文学家最早于1964年探测到天鹅座X1的电离辉光，当时科学家们尚不确定黑洞是否真实存在。自1971年被正式确认以来，天鹅座X1得到了广泛研究，并曾长期被认为是已知质量最大、自转最快的恒星级黑洞。尽管天鹅座X1本身不发出可见光，但借助一台性能良好的望远镜，人们仍可观测到它的伴星HDE226868，这使得该系统成为少数可供业余观测者自行观测的黑洞系统之一。

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与大多数黑洞一样，天鹅座X1会喷射出两道巨大的能量束。这些喷流由吸积盘中的等离子体组成，被黑洞极其强大且快速旋转的磁场向外发射。尽管科学家已探测到数十个类似的喷流，甚至拍摄到了它们的影像，但长期以来一直难以准确测量这些高能喷流的特性。

天鹅座X1一直在窃取其伴星HDE226868的外层物质。这颗蓝超巨星的恒星风还会使黑洞的能量喷流偏离该恒星的方向。（图片来源：国际射电天文学研究中心（ICRAR））

在最新的一项研究中，研究人员发现可以通过追踪天鹅座X1喷流因靠近恒星HDE226868而产生的摆动或舞动现象来测量其喷流特性。

该团队发现，这些喷流释放出相当于约一万个太阳的能量，并且它们正以大约每小时3.35亿英里（5.4亿公里）的速度向外喷射——约为光速的一半。

舞动的喷气式飞机

所有活跃恒星，包括HDE226868，都会释放由带电粒子构成的恒星风。这些粒子在恒星磁场作用下被加速（其机制与黑洞喷流的能量加速过程有相似之处）。这类不可见的气流会作用于行星大气层，并最终与星际介质发生相互作用。

在天鹅座X1的情况中，它的能量喷流不断受到来自HDE226868的强烈辐射阵风的冲击，导致喷流偏离这颗蓝超巨星。由于这两个天体围绕一个共同的质心旋转，从我们的视角来看，喷流似乎会前后弯曲，即出现摆动现象。

天鹅座X1的喷流看似左右摆动，这是由于其中的黑洞与其伴星HDE226868相互绕转所致。（图片来源：国际射电天文学研究中心ICRAR）

据一封发送给《生活科学》的声明，该研究的第一作者、牛津大学的射电天文学家史蒂夫普拉布将这种现象描述为舞动的喷流，因为它们一直在摇摆。

从历史上看，由于这些舞动的喷流不断移动，很难对它们进行精确测量。但研究人员将全球射电望远镜捕捉到的图像进行合成，从而更精确地描绘出喷流的形状，实现了此前无法做到的事情。

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填空

研究人员对这些新发现尤为欣喜，因为它们有助于填补我们当前对黑洞认知的空白。

普拉布在声明中表示：这项研究的一个关键发现是，物质向黑洞坠落时释放的能量中，约有10%被喷流带走。这正是科学家在宇宙大规模模拟模型中通常所假设的情况，但直到现在，通过观测来证实这一点一直很困难。

该图片展示了能量喷流相对于黑洞（坐标轴中心）及其伴星（沿红色环形轨道运行）的运动情况，使研究人员能够精确测量其能量输出。（图片来源：国际射电天文学研究中心（ICRAR））

尽管这只是其中一组喷流，但根据我们目前对黑洞的理解——基于爱因斯坦的广义相对论——所有黑洞喷流，无论是恒星级质量还是超大质量黑洞所产生的，都应产生类似的外流。

由于我们的理论表明黑洞周围的物理学具有高度相似性，我们现在可以利用这一测量结果来校准我们对其他喷流的理解，无论这些喷流源自质量为太阳10倍还是1000万倍的黑洞。该研究的共同作者、澳大利亚科廷大学射电天文学家及黑洞吸积专家詹姆斯米勒琼斯在声明中表示。

更好地理解黑洞喷流也将帮助科学家弄清楚像银河系这样的星系是如何随时间演化的，根据这些巨大的流出物如何塑造其周围环境。

米勒琼斯补充道：黑洞喷流为周围环境提供了重要的反馈源，对于理解星系的演化至关重要。

Prabu,S.、MillerJones,J.C.A.、Bahramian,A.等。黑洞X射线双星天鹅座X1中被恒星风弯曲的喷流。《自然天文学》（2026年）。doi.org10.1038s41550026028283

BY: Harry Baker

FY: AI

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