黑洞为何永不缺燃料，原因愈发清晰

# 黑洞为何永不耗尽燃料，原因正逐渐明朗 来源：https://www.wired.com/story/its-becoming-clear-why-black-holes-never-run-out-of-fuel/ 人们相信，宇宙（https://www.wired.com/tag/universe）中几乎每个大型星系的中心都有一个超质量黑洞（https://www.wired.com/tag/black-holes/），其质量可达太阳（https://www.wired.com/tag/sun/）的数百万到数十亿倍。 黑洞通过吞噬周围物质而成长，但在此过程中也会喷射出强大的能量喷流。这些喷流加热周围气体，延缓新恒星的形成，并影响整个星系的生长。 这长期以来一直困扰着研究人员。当黑洞喷出喷流并加热周围气体时，原本应该被黑洞吞噬的气体——也就是它的能量来源——会被驱散到远方。然而，为什么黑洞不会“耗尽燃料”，反而能持续成长呢？ 为了解释这一谜团，研究人员提出了以下假说：被加热吹散的气体最终会在星际空间中冷却，凝结成称为“纤维结构”的细丝状物。这些纤维随后会落回黑洞方向。 一项新发表的研究使研究人员更接近证实这一想法。由蒙特利尔大学教授朱莉·赫拉瓦切克-拉隆多领导的一个国际团队观测了半人马座星系团中的中心星系 NGC 4696，并证明（https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae81ae）了此类纤维结构与其中央黑洞之间存在联系。 ## 加热与冷却的“宇宙回收系统” NGC 4696 距离地球约 1.45 亿光年。它过去曾受到广泛观测，包括在其中心黑洞周围发现了一个 S 形螺旋结构。 在这项研究中，团队使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）（https://www.wired.com/tag/james-webb-space-telescope/）的近红外光谱仪（NIRSpec）对星系中心区域进行了约八小时的观测。观测分辨率足以区分仅约 30 光年大小的结构。打个比方，如果将一个直径 30 万光年的星系缩小到足球场大小，这就相当于在 50 公里外识别出放置在球场上的单个弹珠。 所观测到的气体运动表明，S 形螺旋实际上是一个围绕黑洞旋转的气体盘。该盘直径约 800 光年，被黑洞巨大引力拉动的气体以每秒数百公里的速度旋转。在盘的两侧边缘之间测出了大约每秒 600 公里的速度差。 观测还显示，由冷凝气体形成的纤维结构直接流入盘的边缘。气体沿着这些纤维流动，在盘中积聚，并最终作为“燃料”供应给黑洞。这是首次直接观测到整个路径。 “JWST 揭示的是，黑洞可能是终极的宇宙回收者，”赫拉瓦切克-拉隆多表示（https://nouvelles.umontreal.ca/en/article/2026/07/09/how-do-supermassive-black-holes-feed-themselves）。“它们释放出巨大的能量加热周围环境，但同样的气体后来又能冷却成细小的纤维，落回内部再次供养黑洞。我们终于亲眼目睹了这个自我维持的循环过程。” 图片可能包含紫色、人物、天文学、外太空和户外元素 NGC 4696 中心的视图。背景灰度图像由哈勃太空望远镜拍摄。叠加的彩色图显示了使用詹姆斯·韦伯太空望远镜近红外光谱仪“NIRSpec”观测到的落向黑洞的气体分布。气体中可见一个 S 形涡旋。 照片来源：NASA/ESA/CSA/STScI/J. Hlavacek-Larrondo 等人，2026 年 ## 黑洞控制星系的生长 除观测外，研究团队还进行了计算机模拟，并由此得出了以下理论： 当纤维状气体落向黑洞时，被拉伸的磁场像绳索一样施加扭矩，移除气体的角动量。结果，气体落入盘中，而不是被散射开。