透過協調同時的深空觀測,國際天體物理學家團隊成功捕捉到從一個超大質量黑洞發出的最強大和高度分層的「超快速流出」(Ultra-Fast Outflows, UFOs)之一。這項突破性發現通過「WISSHFUL」傳承計劃記錄下來,重點關注一個名為 WISSH13 的超亮、非透鏡類的類星體,其紅移為 3.294。這一位置使該物體恰好位於「宇宙正午」之內——這是一個約在 16 至 35 億年前的關鍵時期,當時宇宙中的恆星形成和黑洞吸積率達到了其演化的絕對頂峯。
這一發現得以實現,得益於歐洲太空局的 XMM-Newton 觀測站的高解析光譜能力與美國國家航空航天局的核光譜望遠鏡陣列(NuSTAR)的高能 X 射線靈敏度的結合。這兩個太空望遠鏡共同產生了迄今為止在這一極端距離上獲得的非透鏡類類星體的最高質量寬頻 X 射線光譜。數據揭示了活動星系核(AGN)的內部機制,並闡明瞭超大質量黑洞如何影響其宿主星系。
WISSH13 的觀測揭示了超快速流出的動態結構
雙風結構的動態當一個超大質量黑洞積極吞噬周圍物質時,摩擦將其吸積盤中的氣體加熱至數百萬度。這種強烈的能量產生了巨大的輻射壓,將氣體流推向外部,而不是吸引進內部。在天體物理學中,這些極端的、高度電離的氣體流稱為超快速流出(UFOs)。WISSH13 觀測的特點在於發現了兩個不同的運動組件同時以截然不同的速度運動。XMM-Newton 和 NuSTAR 的聯合數據揭示了大約 7.5 和 10 千電子伏特(keV)的特定吸收特徵。
對這些標記的物理建模驗證了一種分層的風結構,由一層以大約 10%光速運動的較慢運動層組成,並與一層以驚人的 30%光速向外噴射的高速度層相伴隨。與 2017 年的觀測進行存檔比較,確認雖然較慢的風仍然是該系統的持久特徵,但超快速的 30%光速組件在 2024 年的後續觀測週期中動態出現。
超快速流出對星系演化的影響
質量噴射與星系反饋這一分層風陣列的能量強度使其成為深宇宙中觀測到的最劇烈噴射之一。根據研究分析,每個獨立的風組件的質量流出率大約為每年 20 個太陽質量。這一巨大位移意味著這兩次噴射每年釋放的氣體約相當於黑洞每年主動消耗總質量的 15%。這一現象為「星系反饋」理論提供了具體證據。當這些超快速風撞擊宿主星系時,產生大範圍的衝擊波,這些衝擊波加熱並移位冷氣體儲存區。由於星系需要冷穩定的氣體來形成新恆星,這些強大的噴射可以有效地「抑制」或關閉恆星生產。
透過對這一極端系統的宇宙正午映射,科學家們捕捉到了超大質量黑洞在宇宙成熟的關鍵時期主動調節其宿主星系增長的實時例子。

