人们相信，宇宙中几乎每个大型星系的中心都有一个超大质量黑洞，其质量从数百万到数十亿倍于太阳。黑洞通过吞噬周围的物质来生长，但在这个过程中，它们也会喷射出强大的能量喷流。这些喷流加热周围的气体，延迟新星的形成，并影响整个星系的生长。这长期以来一直给研究人员带来了难题。当黑洞发射喷流并加热周围的气体时，原本会被黑洞吞噬的气体，即作为其能量源的气体，却被散播得很远。然而，黑洞为何不会“耗尽燃料”，反而继续增长？为了说明这个谜团，研究人员提出了以下假设：被热量吹走的气体最终在星际空间冷却，并凝结成被称为细丝的细薄结构。这些细丝然后又向黑洞跌落。最近发布的一项研究使研究人员更接近于确认这一想法。由蒙特利尔大学的朱莉·赫拉瓦切克-拉龙多教授领导的国际团队观察了剑凤星团中的中心星系NGC 4696，并展示了这种细丝与其中心黑洞之间的联系。一个加热与冷却的“宇宙回收系统” NGC 4696位于距离地球大约1.45亿光年的地方。它在过去曾被广泛观察，包括发现其中心黑洞周围存在S形螺旋结构。在这项研究中，团队利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的近红外光谱仪（NIRSpec）观察了该星系的中心区域大约八小时。这些观察达到了足够的分辨率，可以区分只有约30光年宽的结构。为了让这个更易理解，如果一个宽达30万光年的星系被缩放到一个足球场的大小，这相当于在50公里的距离上识别场地中放置的一个弹珠。观察到的气体运动表明，这个S形螺旋实际上是围绕黑洞旋转的气体盘。该气体盘直径约800光年，气体受到黑洞巨大引力的吸引，以每秒几百公里的速度旋转。测得气体盘相对边缘之间的速度差约为600公里每秒。观察还显示，这些由凝结气体形成的细丝直接流入气体盘的边缘。气体沿着这些细丝运动，积聚在气体盘中，并最终作为“燃料”供应给黑洞。这是第一次直接可视化整个路径。“JWST揭示的事实是，黑洞可能是最终的宇宙回收者，”赫拉瓦切克-拉龙多说。“它们释放出巨量的能量加热周围环境，但那些气体后来又冷却成为细丝，重新回落并再次供给黑洞。我们终于看到这个自我维持的循环在运作。” NGC 4696中心的视图。背景中的灰度图像是由哈勃太空望远镜拍摄的。覆盖的彩色图显示了朝向黑洞下落的气体分布，这是借助JWST的近红外光谱仪NIRSpec观测得出的。气体中可以看到一个S形漩涡。照片来源：NASA/ESA/CSA/STScI/J. Hlavacek-Larrondo等 2026 黑洞控制星系的生长 除了观察之外，研究团队还进行了计算机模拟，这使他们得出了以下理论：当细丝状气体朝向黑洞下落时，拉伸的磁场如同绳索，施加扭矩，移除气体的角动量。因此，气体下落到气体盘中，而不是被散开。模拟还显示，接收下落细丝的气体盘并不会随着时间的推移维持固定方向。由于细丝状气体从多个不同方向流入，气体盘的轴心会晃动，导致能量喷流的方向也会随之改变。这使喷流能够更均匀地加热星系团的中心区域，而不是集中在一个方向，从而防止气体过度冷却。研究人员还指出，在其他星系团的中心星系中，黑洞产生的能量喷流甚至更为强大，喷流可能如此强大，以至于气体盘根本无法形成，导致气体处于混乱状态。换句话说，黑洞的活动强度可以从根本上改变周围气体的行为。该出版物是基于JWST观察的一系列三篇论文中的第一篇。目前这项研究关注的是大约10,000开尔文的相对温暖气体，而分析其他温度下气体行为的附加论文目前正在准备中。这个发现也导致了