在几乎每个星系的中心都潜藏着一个超大质量黑洞。但并不是所有的超大质量黑洞都是一样的:它们有很多种类型。类星体，或类恒星物体，是超大质量黑洞中最亮、最活跃的类型之一。

一个国际科学家小组发表了对第一个被确认的类星体的新观测结果，该类星体被称为3C 273，位于处女座，显示了该类星体突出的等离子体喷流的最深处。

活跃的超大质量黑洞发射出狭窄的、令人难以置信的强大等离子体喷流，这些等离子体喷流以接近光速的速度逃逸。这些喷流已经被研究了几十年，但它们的形成过程对天文学家和天体物理学家来说仍然是一个谜。一个尚未解决的问题是，这些喷流是如何以及在哪里对准的，或者集中成一个狭窄的光束，这使得它们可以延伸到宿主星系以外的极端距离，甚至影响星系的演化。这些新的观测是迄今为止对黑洞中心最深入的观测，在那里等离子体流被对准成一个狭窄的光束。

今天发表在《天体物理学杂志》上的这项新研究，包括对3C 273喷流的观测，以迄今为止最高的角度分辨率，获得了喷流最内部部分的数据，靠近中心黑洞。这项开创性的工作是通过在全球使用一组紧密协调的无线电天线实现的，该天线是全球毫米VLBI阵列(GMVA)和智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的组合。为了测量射流的整体形状，还用高灵敏度阵列在不同尺度上对3C 273进行了协调观测。这项研究的数据是在2017年收集的，几乎与事件视界望远镜(EHT)观测发现黑洞的第一张图像的时间相同。

3C 273喷流的图像让科学家们第一次看到了类星体喷流的最深处，也就是准直发生的地方。研究小组进一步发现，从黑洞流出的等离子体流的角度在非常长的距离内会收紧。喷流的收缩部分继续延伸到令人难以置信的很远，远远超出了黑洞引力支配的区域。

“令人惊讶的是，强大的流的形状是在一个极其活跃的类星体中经过很长一段距离慢慢形成的。麻省理工学院草垛天文台的研究科学家、项目负责人Kazunori Akiyama说:“在附近更微弱、更不活跃的超大质量黑洞中也发现了这种现象。”“研究结果提出了一个新的问题:射流准直是如何在如此不同的黑洞系统中如此一致地发生的?”

这篇论文的第一作者、东京大学和日本国家天文台的博士生Hiroki Okino说:“几十年来，3C 273一直被研究为类星体喷流最接近的理想实验室。”“然而，尽管这颗类星体是我们的近邻，但直到最近，我们的眼睛都不够敏锐，无法看到这种狭窄强大的等离子流是在哪里形成的。”

新的，令人难以置信的3C 273射流的清晰图像是由于ALMA阵列的加入而成为可能的。GMVA和ALMA通过超长基线干涉测量技术(VLBI)跨大陆连接，以获取有关遥远天文源的高度详细信息。ALMA卓越的VLBI能力是由ALMA分期项目(APP)团队实现的。MIT Haystack天文台领导的国际APP团队开发了硬件和软件，将由66个望远镜组成的ALMA变成了世界上最灵敏的天文干涉测量站。在这些波长上收集数据大大提高了阵列的分辨率和灵敏度。这种能力也是EHT黑洞成像工作的基础。

“将ALMA作为全球VLBI网络的一部分的能力已经完全改变了黑洞科学的游戏规则，”MIT干草堆天文台的首席研究科学家和该APP的委托科学家Lynn Matthews说，“它使我们获得了第一张超大质量黑洞的图像，现在它正在帮助我们第一次看到关于黑洞如何为它们的喷射动力的令人难以置信的新细节。”

这项研究为进一步探索其他类型黑洞中的射流准直过程打开了大门。通过EHT在更高频率下获得的数据，如230 GHz和345 GHz，将使科学家能够观测到类星体和其他黑洞内部更精细的细节。

台湾中央研究院天文与天体物理研究所(ASIAA)副研究员浅田庆一说:“这一现为类星体喷流的喷流准直提供了新的认识。”“EHT的更锐利的眼睛将使我们能够观测到更遥远的类星体喷流中的类似区域。我们希望能够在这项研究的新‘作业’上取得进展，这可能使我们最终能够回答射流是如何对准的这个百年难题。”

GMVA在3毫米波长下进行观测，2017年4月使用以下站点进行研究:甚长基线阵列(VLBA)的8个天线、马克斯-普朗克研究所的Effelsberg 100米射电望远镜für射电天文学(MPIfR)、IRAM 30米望远镜、Onsala空间天文台的20米望远镜和Yebes天文台的40米射电望远镜。数据在德国波恩MPIfR的DiFX VLBI相关器中进行关联。

ALMA是欧洲南方天文台(ESO，代表其成员国)、NSF(美国)和NINS(日本)，以及NRC(加拿大)、MOST和ASIAA(台湾)和KASI(韩国)与智利共和国合作的伙伴关系。联合ALMA天文台由ESO、AUI/NRAO和NAOJ运营。

APP合作组织包括美国麻省理工学院草垛天文台;马克斯-普朗克研究所für射电天文学(MPIfR)，德国;智利Concepción大学;日本国立天文台(NAOJ);美国国家射电天文台;台湾中央研究院天文与天体物理研究所;瑞典昂萨拉太空天文台;美国哈佛-史密森天体物理中心;以及西班牙瓦伦西亚大学。该APP的资金由国家科学基金会主要研究仪器项目、ALMA北美发展项目和国际成本分摊合作伙伴提供。

VLBA是美国国家射电天文台的一种仪器，该天文台是美国国家科学基金会的一种设施，根据联合大学的合作协议运营。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。