黑洞释放了强大的等离子流中的能量，比人们想象的要远得多。

在这位艺术家由NASA提供的渲染图中，一颗被黑洞撕裂的恒星残留物围绕着黑洞的中心形成了一个圆盘，而喷气机则从任一侧喷出。射流可以以接近光速的速度行进，并沿途释放高能量。UMBC在Nature Communications中进行的一项新研究表明，能量耗散比黑洞中心更远。研究方法，标准统计技术以及对任何特定喷气式飞机模型的假设的最小限度的依赖使研究结果难以引起争议。结果提供了有关射流形成和结构的线索。

一项新的研究确定，黑洞释放的等离子体射流中的能量比以前认为的要远离黑洞的中心，从而解决了长期以来的争论，并为射流的形成和结构提供了线索。

星系中心的超大质量黑洞是宇宙中最重的物体。它们的范围是太阳质量的大约一百万到一百亿倍。这些黑洞中的一些还以接近光速的速度喷出了巨大的，过热的等离子体射流。射流释放这种强大的运动能量的主要方式是将其转换为极高能量的伽马射线。但是，UMBC物理学博士。候选人亚当·利亚·哈维（Adam Leah Harvey）说：“如何产生这种辐射是一个悬而未决的问题。”

喷气式飞机必须将能量释放到某个地方，而先前的工作并没有在哪里达成共识。主要候选者是由气体和光组成的两个围绕黑洞的区域，分别称为宽线区域和分子环面。

黑洞的射流有可能通过释放一部分能量而将任一区域的可见光和红外光转换为高能伽马射线。哈维（Harvey）由美国国家航空航天局（NASA）资助的新研究提供了有力的证据，证明喷气式飞机主要在分子圆环中释放能量，而不是在宽线区域释放能量，从而阐明了这一争议。这项研究于10月发表在《自然通讯》上，由UMBC物理学家Markos Georganopoulos和Eileen Meyer合着。

远

粗线区域更靠近黑洞的中心，相距约0.3光年。分子环面距离更远-超过3光年。尽管对于非天文学家而言，所有这些距离似乎都是巨大的，但这项新工作“告诉我们，在相关范围内，我们的耗能已经远离黑洞，”哈维解释说。

哈维说：“对于我们理解黑洞发射的射流而言，其含义极为重要。”哪个区域主要吸收射流的能量，为射流的最初形成方式，吸收速度和形成圆柱状提供了线索。例如，“这表明射流在较小的尺度上没有足够的加速以开始耗散能量，”哈维说。

其他研究人员提出了关于喷气机的结构和行为的相互矛盾的想法。由于Harvey在他们的新工作中使用了值得信赖的方法，因此，他们希望这些结果将在科学界被广泛接受。“结果基本上有助于限制射流形成的那些可能性（那些不同的模型）。”

站稳脚跟

为了得出他们的结论，哈维对来自黑洞喷射的62次观测的数据应用了一种称为“自举”的标准统计技术。“本文之前的很多内容都非常依赖于模型。其他论文做出了很多非常具体的假设，而我们的方法则极为笼统。” Harvey解释说。“没有太多可以破坏分析的东西。这是一种易于理解的方法，仅使用观测数据即可。因此结果应该是正确的。”

称为种子因子的数量对于分析至关重要。种子因子指示射流转换为伽马射线的光波来自何处。如果转换发生在分子圆环上，则预期有一个种子因子。如果发生在粗线区域，则种子因子将不同。

Georganopolous是物理学副教授，也是Harvey的顾问之一，最初提出了种子因子的概念，但“应用种子因子的想法必须等待有很多毅力的人，而这个人是Adam Leah，” Georganopoulos说。

Harvey计算了所有62个观测值的种子因子。他们发现种子因子以正态分布下降，几乎与分子圆环的预期值完全吻合。该结果强烈表明，来自射流的能量正在分子圆环中而不是在宽线区域中释放为光波。

切线和搜索

哈维分享说，他们的导师Georganopoulos和物理助理教授Meyer的支持对项目的成功至关重要。哈维说：“我认为，如果没有他们让我摆脱很多切线和如何做事情的探索，这将永远不会达到现在的水平。”“因为他们允许我真正地深入研究它，所以我能够从该项目中获得更多收益。”

哈维（Harvey）称其为“观测天文学家”，但补充说：“实际上，我比物理学家更像是数据科学家和统计学家。”他们说，统计数据是这项工作中最令人兴奋的部分。

“我只是觉得很酷，我能够提出方法来对如此奇怪的系统进行如此深入的研究，而这种系统却从我自己的个人现实中脱颖而出。”哈维说。“看看人们如何使用它会很有趣。”

参考：“强大的河外射流将动能散布在远离中心黑洞的地方”，《自然通讯》，2020年10月30日，亚当·利亚·哈维（Adam Leah W. Harvey），Markos Georganopoulos和艾琳·迈尔（Eileen T. Meyer），DOI：
10.1038 / s41467-020-19296-6