研究人员在理解黑洞如何影响宇宙方面迈出了重要一步，他们直接测量了黑洞喷流的能量，这项任务听起来就像用尺子测量飓风一样简单。利用遍布全球的射电望远镜网络，由科廷大学领导的一个团队捕捉到了详细的图像，揭示了这些喷流究竟能有多大的能量，证实了长期以来的理论：黑洞是宇宙中终极的“过度成就者”。

这项发表在《自然·天文学》上的研究聚焦于天鹅座X-1，这是一个著名的系统，包含了首个被确认的黑洞和一颗巨大的超巨星。科学家们确定，从这个黑洞喷出的喷流携带的能量输出大约相当于10,000个太阳——这真是很多个太阳。

为了进行这项测量，团队依靠一个分布广泛的望远镜阵列协同工作。这种设置使他们能够观察喷流如何被附近恒星发出的强大星风推动和扭曲，因为黑洞沿着其轨道运行。这种效应类似于地球上的强风如何弯曲喷泉的水流，如果那个喷泉是由10,000颗恒星的集中怒火驱动的话。

通过计算恒星风的力量并追踪喷流被偏转的程度，研究人员能够确定喷流在特定时刻的能量。这标志着科学家们首次直接测量了黑洞喷流的瞬时能量，而不是依赖于长期平均值——这就像测量一道闪电，而不是测量年平均降雨量。

团队还测量了喷流的速度，发现它们以大约光速的一半飞行，即约每秒150,000公里。确定这个速度对科学家来说多年来一直是个挑战，大概是因为他们的雷达枪一直在熔化。

该项目由科廷射电天文学研究所（CIRA）和国际射电天文学研究中心（ICRAR）的科廷节点领导，牛津大学也做出了贡献。

主要作者史蒂夫·普拉布博士在研究期间在CIRA工作，现在在牛津大学，他解释说，团队使用了一系列图像来追踪他所说的“跳舞的喷流”。这个术语指的是喷流在超巨星强大星风的推动下反复改变方向，同时这两个天体相互绕行，创造了宇宙中最具破坏性的华尔兹。

普拉布博士表示，这些观察揭示了黑洞附近产生的能量有多少被转移到其周围环境中，影响其周围环境。“这项研究的一个关键发现是，大约10%的物质落入黑洞时释放的能量被喷流带走了，”普拉布博士说。“这是科学家在宇宙大规模模拟模型中通常假设的，但直到现在才通过观察得到证实，”他补充道，确认了有时候模拟确实是正确的。

合著者詹姆斯·米勒-琼斯教授来自CIRA和ICRAR的科廷节点，他指出，早期的技术只能估计喷流在极长时间内的能量，有时跨越数千年或数百万年。这使得很难直接将喷流能量与物质落入黑洞时产生的X射线发射进行比较，这是一个典型的宇宙尺度测量不便的案例。

“而且因为我们的理论表明黑洞周围的物理非常相似，我们现在可以使用这个测量来锚定我们对喷流的理解，无论它们是来自质量是太阳10倍还是1000万倍的黑洞，”米勒-琼斯教授说，暗示了破坏的一种令人愉快的可扩展性。

“随着射电望远镜项目如平方公里阵列天文台目前在西澳大利亚和南非的建设，我们预计将探测到数百万个遥远星系中黑洞的喷流，而这项新测量提供的锚点将有助于校准它们的总体能量输出，”他继续说道，概述了一个编目宇宙最强大吹风机的计划。

“黑洞喷流为周围环境提供了重要的反馈来源，对于理解星系的演化至关重要，”他总结道，提醒我们即使是宇宙虚空也需要表达自己。

该研究的其他合作者包括巴塞罗那大学、威斯康星大学麦迪逊分校、莱斯布里奇大学和空间科学研究所。