相对论性喷流

等离子体喷流

相对论性喷流（英文：Relativistic jet）是来自某些活动星系、射电星系或类星体中心的强度非常强的等离子体喷流。这种喷流的长度可达几千甚至数十万光年。

简介

一般认为相对论性喷流的直接成因是中心星体吸积盘表面的磁场沿着星体自转轴的方向扭曲并向外发射，因而当条件允许时在吸积盘的两个表面都会形成向外发射的喷流。如果喷流的方向恰巧和星体与地球的连线一致，由于是相对论性粒子束，喷流的亮度会因而发生改变。在科学界相对论性喷流的形成机制和物理成分仍然是个有争议的话题，不过一般认为喷流是电中性的，其由电子、正电子和质子按一定比例组成。一般还认为相对论性喷流的形成是解释伽玛射线暴成因的关键。这些喷流具有的洛伦兹因子可达大约100，是已知的速度最快的天体之一。

类似的较小尺寸的相对论性喷流可由中子星或恒星质量黑洞的吸积盘而产生，这类系统经常被称作微类星体。一个著名的例子是SS433，其经过周密观测得到的相对论性喷流速度达到了光速的23%，而大多数微类星体可能具有比这高得多的喷流速度（这一点还没有被更多的周密观测所证实）。其他更小尺寸以及速度更低的喷流可以在很多双星系统中通过加速机制形成，这种加速机制可能和已观测到的地球磁圈与太阳风之间的磁重连接过程相类似。

能量传递过程

由于形成这样的相对论性喷流需要非常巨大的能量，某些喷流被认为是由旋转黑洞对其加速而形成的。当前有两种不同的解释来描述这种由黑洞至喷流的能量传递过程：

理论

Blandford-Znajek过程：这是最广为接受的从中心黑洞抽取能量的理论：吸积盘附近的磁场被自转的黑洞拖拽，当磁力线聚集起来时相对论性粒子加速后被发射出去。

彭罗斯机制

罗杰·彭罗斯的理论认为，从中心黑洞抽取能量依靠的是广义相对论中的参考系拖拽效应，这种理论其后被证实可以解释相对论性粒子能量的抽取过程，从而成为了解释相对论性喷流成因的机制之一。

拍摄年份

1989年2月是由VLA射电望远镜拍摄的M87的无线电波段照片，M87位于室女座的距地球五千万光年的射电椭圆星系，不同颜色表示的是无线电波能量密度分布；

1998年2月是由哈勃太空望远镜拍摄的M87的可见光波段照片，它的相对论性喷流是由一个质量为三十亿个太阳质量的超大质量黑洞产生的；

1999年3月由VLBA射电望远镜拍摄的M87靠近中心黑洞的无线电照片，同样的，不同颜色代表着不同区域内的能量密度分布，其中红色区域的半径大约为十分之一光年。

等离子喷流

天文学家第一次拍到特大质量黑洞撕裂吞噬恒星并喷射出喷流的壮观景象。这被认为是宇宙最神秘、最震撼的情景。照片中的黑洞仿佛魔鬼一般，一颗接近它的恒星瞬间被撕碎变成发光等离子体后消失无形。这种罕见的景象是宇宙中最激烈的现象之一。这个堪称“太空怪兽”的黑洞位于一个遥远星系中部，距地球近40亿光年。吞噬恒星之后，黑洞放射出壮观的等离子流。

黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去无法再逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以科学家无法直接观测到黑洞。这张照片为天文学家研究黑洞提供了直观的线索。如此壮观的景象由被黑洞吞噬的恒星碎片所致，在此之前，科学家从未观测到这种景象。黑洞产生的等离子喷流被称之为“相对论性喷流”，长度可达到数十万光年。绝大多数星系中央都存在特大质量黑洞，它们的质量相当于数百万甚至数十亿个太阳，凭借强大的引力吞噬附近的一切物质。

天文学家抓拍到黑洞吞噬恒星的过程

2011年8月3月，“雨燕”望远镜观测到恒星被特大质量黑洞吞噬的景象。这颗恒星因与巨型黑洞之间的距离过近，最终遭受灭顶之灾。美国宾夕法尼亚州大学的大卫-布罗斯博士和一组科学家表示，明亮紫外线闪光的化学分析显示，闪光来自于被黑洞吞噬的物质。这个黑洞的体积相当于100万个太阳。研究小组在发表于《自然》杂志的报告中指出：“我们认为我们捕捉到一个特大质量黑洞喷射相对论性喷流的景象。”

在一个星系内，黑洞吞噬恒星的事件每一亿年发生一次。由于吞噬恒星获取更多质量，这个黑洞的能量进一步提高。吞噬恒星或者其他黑洞是黑洞“生长”的重要动力，也因此孕育出特大质量黑洞。特大质量黑洞的质量可相当于数十亿个太阳。相比之下，太阳只有一个太阳质量，地球的质量更是只有一个太阳质量的1/332950。

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