天文学家在宇宙深处发现“索伦之眼“ 超大质量黑洞驱动的活跃星系

天文学家在深空中发现“索伦之眼”

“索伦之眼”：耀变体PKS 1424+240中的等离子喷流，被近乎完美的环形磁场穿过。高能伽马射线和中微子强烈地射向地球，尽管从我们的角度来看，这股喷流似乎移动缓慢。图片来源：YY Kovalev 等人

一张令人惊叹的宇宙喷流新图像帮助天文学家揭开了奇特天体发出异常明亮的高能伽马射线和中微子背后的秘密。该喷流的源头是一个耀变体——一种由星系中心吞噬物质的超大质量黑洞驱动的活跃星系。他们在遥远的宇宙中捕捉到了类似神话中的“索伦之眼”的物体，或许刚刚解开了长达十年的宇宙之谜。

研究人员的一项发现将有助于理解一颗看似移动缓慢的耀变体——PKS 1424+240——是如何成为迄今为止观测到的最亮高能伽马射线和宇宙中微子源之一的。这项研究发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

耀变体PKS 1424+240距离我们数十亿光年，长期以来一直困扰着天文学家。它是天空中已知最亮的中微子耀变体——由冰立方中微子天文台确认——并且地面切伦科夫望远镜观测到它发出高能伽马射线。然而，奇怪的是，它的射电喷流似乎移动缓慢，这与只有速度最快的喷流才能产生如此异常亮度的预期相矛盾。

现在，得益于甚长基线阵列 (VLBA) 15 年的超精确射电观测，研究人员已经以无与伦比的分辨率拼接出了该喷流的深度图像。

“当我们重建图像时，它看起来绝对令人震惊，”该研究的主要作者、马克斯·普朗克射电天文学研究所（MPIfR）MuSES项目的首席研究员尤里·科瓦列夫（Yuri Kovalev）说道。“我们从未见过这样的景象——一个近乎完美的环形磁场，伴随着一股喷流，直直地指向我们。”

图片来源：天文学与天体物理学（2025）。DOI：10.1051/0004-6361/202555400

由于这股喷流几乎完全朝着地球方向，其高能辐射在狭义相对论效应下被显著放大。“这种排列方式导致亮度增加了30倍甚至更多，”MPIfR的合著者杰克·利文斯顿解释道。“同时，由于投影效应，喷流似乎移动缓慢——这是一种典型的视错觉。”

这种迎面几何结构使科学家们能够直接观察耀变体喷流的核心——这是一个极其难得的机会。偏振射电信号帮助团队绘制出喷流磁场的结构，揭示了其可能的螺旋形或环形形状。这种结构在发射和准直等离子体流方面起着关键作用，并且可能对于将粒子加速到极端能量至关重要。

科瓦列夫总结道： “解决这个难题证实了具有超大质量黑洞的活动星系核不仅是电子的强大加速器，也是质子的强大加速器——这是观测到的高能中微子的起源。”

这一发现是MOJAVE项目的一大胜利。该项目历时数十年，旨在利用甚长基线阵列（VLBA）监测活动星系中的相对论性喷流。科学家们采用了甚长基线干涉测量（VLBI）技术，该技术将全球各地的射电望远镜连接起来，形成一个地球大小的虚拟望远镜。这提供了天文学领域目前最高的分辨率，使他们能够研究遥远宇宙喷流的精细细节。

使用甚长基线阵列（VLBA）射电望远镜观测耀变体PKS 1424+240的等离子体喷流锥体内部。图片来源：NSF/AUI/NRAO/B. Saxton/YY Kovalev et al.

“当我们启动 MOJAVE 项目时，有一天将遥远的黑洞喷流与宇宙中微子直接联系起来的想法感觉就像科幻小说一样。如今，我们的观测正在使其成为现实。”MPIfR 主任兼该项目联合创始人安东·泽苏斯 (Anton Zensus) 说道。

这一结果加强了相对论喷流、高能中微子以及磁场在塑造宇宙加速器中的作用之间的联系——标志着多信使天文学的一个里程碑。