一项发表在著名期刊《自然-天文学》（Nature Astronomy）上的开创性研究，首次成功直接测量了黑洞喷流的瞬时能量输出，揭示了其惊人的功率，可匹敌约10,000个太阳的能量总和。这项研究聚焦于天鹅座X-1（Cygnus X-1）系统，这是一个备受关注的系统，其中包含人类首次确认的黑洞以及一颗巨大的超巨星。

为了实现这一突破性测量，研究团队利用了一个广阔的望远镜阵列，使其协同工作如同一个单一的巨型望远镜。这种独特的设置使科学家们能够精确观测黑洞在轨道运行过程中，其喷流如何被附近恒星发出的强大恒星风所推动和扭曲。这种效应类似于地球上强劲的阵风如何使喷泉的水流发生弯曲，为测量提供了关键线索。

利用恒星风揭示喷流强度

通过精确计算恒星风的强度，并跟踪喷流被偏转的程度，研究人员得以在特定时刻确定喷流的功率。这标志着科学家们首次直接测量了黑洞喷流的瞬时能量，而非仅仅依赖于长期平均值，这一成就具有里程碑式的意义。

研究团队还首次成功测量了喷流的速度，发现它们以大约光速一半的速度行进，即每秒约150,000公里。长期以来，确定黑洞喷流的速度一直是天体物理学界的一大挑战。

该项目由科廷射电天文学研究所（CIRA）和国际射电天文学研究中心（ICRAR）的科廷分部牵头，牛津大学也为此研究做出了重要贡献。

“舞动喷流”提供新见解

该研究的主要作者史蒂夫·普拉布（Dr. Steve Prabu）博士解释说，研究团队利用一系列图像追踪了他们所称的“舞动喷流”。普拉布博士在进行这项研究时在CIRA工作，目前任职于牛津大学。他指出，“舞动喷流”描述了当黑洞和超巨星相互绕行时，喷流在超巨星强大恒星风的推动下反复改变方向的现象。

普拉布博士表示，这些观测揭示了黑洞附近产生的能量有多少被转移到其周围环境中，从而影响了其周边的宇宙环境。

普拉布博士强调：“这项研究的一个关键发现是，大约10%的能量在物质落入黑洞时被喷流带走。”

“这正是科学家们在宇宙大规模模拟模型中通常会假设的比例，但直到现在，通过观测来证实这一点一直非常困难。”

证实黑洞物理理论

来自CIRA和ICRAR科廷分部的合著者詹姆斯·米勒-琼斯（Professor James Miller-Jones）教授指出，早期的技术只能估算极长时间尺度（有时长达数千年甚至数百万年）内的喷流功率。这使得将喷流能量与物质落入黑洞时产生的X射线辐射进行直接比较变得异常困难。

米勒-琼斯教授表示：“由于我们的理论表明，围绕黑洞的物理学非常相似，我们现在可以利用这项测量结果作为理解喷流的‘锚点’，无论这些喷流是来自质量是太阳10倍还是1000万倍的黑洞。”

“随着平方公里阵列天文台（Square Kilometre Array Observatory）等射电望远镜项目目前正在西澳大利亚和南非建设中，我们预计将探测到数百万个遥远星系中的黑洞喷流。这项新测量提供的‘锚点’将有助于校准它们的总功率输出。”

“黑洞喷流为周围环境提供了重要的反馈源，对于理解星系的演化至关重要。”

参与这项研究的其他合作机构包括巴塞罗那大学、威斯康星大学麦迪逊分校、莱斯布里奇大学和空间科学研究所。