华盛顿:大多数星系都是围绕着巨大的黑洞形成的。虽然其中许多相对来说比较温顺，比如银河系中心的那颗，但也有一些非常凶猛——吞噬周围的物质，释放出巨大而明亮的高能粒子喷射到遥远的太空中。
利用最近部署的x射线偏振成像探测器(IXPE)轨道天文台的数据，研究人员周三解释了这些喷流是如何变得如此明亮的:被称为电子的亚原子粒子在以超音速远离黑洞的激波中获得能量。
研究人员研究了一个被称为blazar的奇异物体，它位于一个名为Markarian 501的大型椭圆星系的中心，距离地球约4.6亿光年，位于大力神星座的方向。一光年是光传播一年的距离，5.9万亿英里(9.5万亿公里)。
blazar是类星体的一个子类，由超大质量黑洞提供能量，黑洞以星系中心的气体和其他物质为食，并向太空中发射两束相反方向的粒子流。blazar的方向是这样的，从我们地球上的有利位置发射的两股喷流中的一股直接朝我们飞来。
“blazar是可观测宇宙中最持久明亮的天体。他们是最有活力的。它们有最大最可怕的黑洞。它们周围发生的一切都是如此迷人，”芬兰ESO天文中心的天文学家Yannis Liodakis说，他是这项发表在《自然》杂志上的研究的主要作者。
长期以来，科学家们一直试图了解为何blazars发射的喷射流变得如此明亮，以及其中粒子的行为。从这个blazar发出的喷流延伸到大约一百万光年的距离。
IXPE是去年12月由美国宇航局和意大利航天局合作发射的，它测量来自宇宙的x射线光的亮度和偏振——一种与电磁波方向有关的光的特性。不同的现象，如激波或湍流，呈现极化“特征”。
研究人员发现的证据表明，射流中的粒子在受到激波的撞击后变得充满能量，激波在射流内部向外传播，并在加速时发射x射线。当某物以高于声速的速度在空气等介质中移动时，就会产生冲击波——就像超音速喷气机在地球大气层中飞行时所做的那样——或者像在这个例子中一样，在含有粒子和磁场的等离子体区域。
“我们从喷流中看到的光来自电子，”波士顿大学天体物理学家和研究合著者Alan Marscher说。“我们在Markarian 501中观察到的那种x射线只能来自极高能的电子。”
这出戏背后的驱动力是一个黑洞，一个密度极高的物体，其引力强大到连光都无法逃脱。马卡里安501星系中心的超大质量黑洞质量大约是太阳质量的10亿倍。这大约是银河系超大质量黑洞人马座A*质量的200倍。
“黑洞是在我们无法在地球上复制的极端条件下研究基础物理的独特实验室，”廖达基斯说。
“然而，在我们可以这样使用它们之前，我们需要了解发生的所有物理过程。多年来，我们一直在观察来自这些光源的高能光，并有了一些理论，这些粒子发出的光是如何被激发的。IXPE的x射线偏振能力让我们第一次直接测试了我们的理论，”Liodakis说。
(Will Dunham报道;罗莎芭·奥布莱恩编辑)
