你相信光嗎？黑洞不信，一萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)的能量，黑洞只用了十分之一

想象一下，宇宙中有個(gè)探照燈，它的光束足以照亮整個(gè)銀河。但這不是普通的燈，它的能量來(lái)自一個(gè)貪婪吞噬一切的黑洞，而這道光柱，正在被一陣猛烈的“恒星風(fēng)”吹得左右搖擺。

天文學(xué)家最近就捕捉到了這樣一幕奇觀。在距離我們7000光年外一個(gè)名為“天鵝座X-1”的雙星系統(tǒng)里，一個(gè)黑洞正對(duì)著宇宙空間噴射出兩道壯觀的物質(zhì)噴流。測(cè)量結(jié)果顯示，這些噴流攜帶的能量，相當(dāng)于一萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)同時(shí)發(fā)光發(fā)熱的總和。噴流物質(zhì)的速度更是快得驚人，達(dá)到每秒15萬(wàn)公里，幾乎是光速的一半。

然而，最讓科學(xué)家感到意外的還不是這些數(shù)字。他們發(fā)現(xiàn)，黑洞雖然“吃”得很多，但“吐”出來(lái)的能量只占它吸收總能量的大約10%。剩下90%的能量去哪了？很可能被黑洞自身吞噬，成為了它質(zhì)量的一部分。

這項(xiàng)研究的突破點(diǎn)在于，科學(xué)家第一次如此精確地測(cè)量了噴流的即時(shí)功率。過(guò)去，他們只能通過(guò)觀察噴流在周圍氣體中吹出的“氣泡”，來(lái)估算數(shù)萬(wàn)年間的平均能量，這種方法并不精確。這次，他們找到了一個(gè)絕妙的“標(biāo)尺”——那顆與黑洞共舞的超大質(zhì)量恒星。

這顆伴星的“太陽(yáng)風(fēng)”異常猛烈，每秒拋出的物質(zhì)質(zhì)量是我們太陽(yáng)的1億倍，風(fēng)速也高出三四倍。正是這股強(qiáng)勁的恒星風(fēng)，像吹動(dòng)噴泉的水柱一樣，將黑洞噴流吹得偏離了大約兩度。論文合著者、科廷大學(xué)的詹姆斯?米勒-瓊斯教授解釋說(shuō)：“既然我們知道了恒星風(fēng)有多強(qiáng)，就能算出它作用在噴流上的力。反過(guò)來(lái)，我們就能精確推算出噴流本身到底有多強(qiáng)大?！?/p>

這個(gè)測(cè)量結(jié)果，相當(dāng)于給黑洞的“能量收支”算了一筆明白賬。米勒-瓊斯教授打了個(gè)比方：這有點(diǎn)像給黑洞計(jì)算卡路里。通過(guò)觀測(cè)落入黑洞物質(zhì)釋放的X射線，可以知道它“吃”得有多快；現(xiàn)在，通過(guò)測(cè)量噴流，又知道了它“輸出”了多少。兩者結(jié)合，黑洞的“能量預(yù)算”就清晰了。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的意義遠(yuǎn)超這個(gè)單一的雙星系統(tǒng)。我們目前最好的黑洞理論認(rèn)為，無(wú)論黑洞大小，其背后的物理規(guī)律應(yīng)該是相同的。牛津大學(xué)的研究負(fù)責(zé)人史蒂夫?拉吉?普拉布博士指出，這意味著，這次對(duì)“天鵝座X-1”這個(gè)恒星質(zhì)量黑洞的精確測(cè)量，可以作為一個(gè)“錨點(diǎn)”，為研究質(zhì)量是太陽(yáng)五倍到五十億倍不等的所有黑洞，提供一個(gè)可靠的觀測(cè)基準(zhǔn)。

黑洞噴流，尤其是那些位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞噴流，在宇宙演化中扮演著關(guān)鍵角色。它們能將巨大的能量注入周圍環(huán)境，吹出比宿主星系本身還大的氣體泡，從而調(diào)節(jié)恒星的形成，甚至影響整個(gè)星系的生長(zhǎng)和演化。這個(gè)過(guò)程被稱為“反饋”。

普拉布博士說(shuō)，在模擬宇宙演化的大型計(jì)算機(jī)模型中，科學(xué)家過(guò)去只能假設(shè)黑洞將吸積能量轉(zhuǎn)化為噴流的效率。而他們的這項(xiàng)研究，首次提供了這一效率的直接觀測(cè)數(shù)據(jù)，為這些宇宙模擬奠定了更堅(jiān)實(shí)的觀測(cè)基礎(chǔ)。

從給一個(gè)黑洞算清能量賬，到理解整個(gè)星系的命運(yùn)，科學(xué)的發(fā)現(xiàn)，往往就始于對(duì)宇宙中一道“搖擺光束”的好奇與測(cè)量。

你覺得黑洞那另外90%的能量，最終會(huì)以什么形式存在？它對(duì)時(shí)空本身又會(huì)造成什么影響？