在任何巨大星系的中心，你很可能会发现一个令人望而生畏的时空区域：一个超大质量黑洞。这些巨大的引力井是如此庞大，它们的质量相当于我们太阳质量的数百万甚至数十亿倍。虽然黑洞极其强大，但研究起来却相对困难。但现在，研究人员已经精确测量了超大质量黑洞的一个重要副产品：速度超过每秒 62,000 英里的喷流。
长久以来，研究人员一直推测，当黑洞凭借其巨大的引力吸入物质时，这个过程会产生巨大的 X 射线喷流，这些喷流从黑洞喷出并射入附近的星系。虽然这一概念在科学界得到了广泛接受，但没有人真正知道这些喷流是什么形状。利用美国宇航局的核光谱望远镜阵列（NuSTAR）和欧洲空间局的 XMM-Newton 望远镜，来自加州理工学院和英格兰基尔大学的研究人员能够测量出从 PDS 456（一个距离我们 20 亿光年远的超明亮黑洞）喷射出的喷流的速度、形状和尺寸。
PDS 456 是一种被称为类星体的黑洞，这意味着它极其明亮。根据该研究的首席作者 Emanuele Nardini 的说法，这项研究发表在《科学》杂志上，这些喷流实际上是黑洞周围亮度产生的。“当被吸入黑洞的物质释放能量时，这些能量会转化为热量，产生巨大的光度，”Nardini 告诉《大众科学》。“当这种光度足够高，能够抵消黑洞的引力（约为太阳引力的 100 亿倍）时，它就能将喷流向外推出。”
这些喷流每秒携带的能量相当于一万亿颗太阳发出的能量。
为了仔细观察这些喷流，NuSTAR 和 XMM-Newton 在 2013 年和 2014 年的五次独立观测中对 PDS 456 进行了观测。XMM-Newton 观测了 X 射线光谱的低能部分，而 NuSTAR 观测了光谱的高能部分。具体来说，望远镜寻找了先前研究证实存在于这些喷流中的铁的痕迹。
“这些喷流是完全电离的，”Nardini 说。“每种元素都完全剥离了电子；唯一剩下的元素是铁。如果铁在黑洞前面，它就会阻挡来自黑洞的辐射，所以我们会看到来自黑洞的光强度下降。”
通过观察黑洞前方和侧面的铁的图案，研究人员能够确定这些喷流从黑洞的各个方向喷出。这些喷流速度非常快，达到了光速的三分之一。它们每秒携带的能量也相当于一万亿颗太阳发出的能量。
Nardini 指出，这些喷流对超大质量黑洞周围的星系产生了巨大影响，特别是通过调节新恒星的形成。“如果喷流足够强大，它就会引发雪崩，并将星系中沿途的所有气体带走，而这些气体通常用于形成恒星。”研究人员还认为，这些喷流是黑洞和星系之间一种古老的“沟通”形式，将两者结合在一起。
“如今，大多数星系都非常不活跃——黑洞不活跃，也没有恒星形成，一切都很稳定，”Nardini 说。“在其生命周期的过去，一定存在某种机制塑造了它们现在的样子。这些喷流是一种可能性。”
