比地球还大的望远镜在宇宙中发现了等离子体绳索。天文学家利用地球上和太空中的射电望远镜网络，捕捉到了从遥远星系中心的超大质量黑洞射出的等离子体喷流的有史以来最详细的画面。这股等离子体喷流来自一个名为 3C 279 的遥远闪烁星的中心，以接近光速的速度传播，并在其源头附近显示出复杂、扭曲的图案。这些图案挑战了 40 年来用来解释这些喷流如何形成和随时间变化的标准理论。
天文学家们获得了前所未有的等离子体喷流图像，它来自于光学剧变类星体3C 279中的一个超大质量黑洞，揭示了挑战现有理论的复杂模式。这项国际研究利用先进的射电望远镜网络，在喷流源附近发现了螺旋状细丝，表明磁场在形成这种喷流中的潜在作用。(图片来自艺术家的构想）。
位于德国波恩的马克斯-普朗克射电天文学研究所（Max Planck Institute for Radio Astronomy）为此次观测做出了重大贡献，该研究所将所有参与观测的望远镜的数据合并在一起，创建了一个有效直径约为 10 万公里的虚拟望远镜。
他们的发现最近发表在《自然-天文学》上。
图 1：3C 279 号类星体中的纠缠丝。RadioAstron 计划观测到的该光源中相对论喷流的高分辨率图像。图像显示了喷流内部的复杂结构，几条等秒尺度的细丝形成了螺旋状。该阵列包括来自世界各地和地球轨道上的射电望远镜的数据，其中包括埃菲尔斯贝格 100 米射电望远镜。数据在马克斯-普朗克射电天文学研究所的相关器中心进行了后处理。资料来源：NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration；VLBA/Jorstad et al.；RadioAstron/Fuentes et al.
洞察光学剧变类星体
光学剧变类星体是宇宙中最亮、最强大的电磁辐射源。它们是活动星系核的一个亚类，由中央有一个超大质量黑洞的星系组成，黑洞从周围的圆盘吸积物质。大约 10% 的活动星系核被归类为类星体，它们会产生相对论等离子体喷流。光学剧变类星体属于类星体中的一小部分，在这些类星体中，我们可以看到这些喷流几乎直接指向观察者。
最近，包括德国波恩马克斯-普朗克射电天文学研究所（MPIfR）科学家在内的一个研究小组以前所未有的角度分辨率对3C 279号类星体中喷流的最内层区域进行了成像，发现了非常规则的螺旋状细丝，这可能需要对迄今为止用于解释活动星系中喷流产生过程的理论模型进行修正。
领导这项工作的西班牙格拉纳达安达卢西亚天体物理研究所（IAA-CSIC）研究员安东尼奥-富恩特斯（Antonio Fuentes）说："得益于RadioAstron--轨道射电望远镜可以到达像月球一样遥远的太空任务，以及分布在地球上的23台射电望远镜组成的网络，我们获得了迄今为止分辨率最高的蓝星内部图像，使我们第一次能够如此详细地观测到喷流的内部结构。"
理论影响与挑战
射电天文台（RadioAstron）任务为宇宙打开了一扇新窗口，揭示了 3C 279 等离子体喷流的新细节，3C 279 是一颗以超大质量黑洞为核心的类星体。等离子体喷流至少有两条扭曲的等离子体丝从中心延伸了570多光年。
"这是我们第一次在如此接近喷流源头的地方看到这种细丝，它们告诉我们更多关于黑洞如何塑造等离子体的信息。"研究小组成员、GMVA 欧洲调度员爱德华多-罗斯（Eduardo Ros）说："另外两台望远镜--GMVA 和 EHT--也在更短的波长（3.5 毫米和 1.3 毫米）上观测到了内部喷流，但它们无法探测到丝状形状，因为对于这种分辨率来说，它们太暗、太大了。这表明不同的望远镜可以揭示同一天体的不同特征。"
图 2：RadioAstron VLBI 观测提供了一个高达地球直径八倍（最大基线为 35 万公里）的虚拟望远镜。资料来源：俄罗斯航天局
从光学剧变类星体喷射出的等离子体并不是笔直均匀的。它们会出现曲折，显示等离子体是如何受到黑洞周围力量的影响的。天文学家在研究 3C279 中这些被称为螺旋状细丝的扭曲时发现，它们是由喷射等离子体中出现的不稳定性造成的。在这一过程中，他们还意识到，他们用来解释喷流如何随时间变化的旧理论不再奏效。因此，需要新的理论模型来解释这种螺旋丝是如何在如此接近喷流起源的地方形成和演变的。这是一个巨大的挑战，同时也是一个了解这些神奇宇宙现象的绝佳机会。
"我们的研究结果有一个特别引人入胜的方面，那就是它们表明存在一个限制喷流的螺旋磁场。因此，可能是围绕 3C 279 中的喷流顺时针旋转的磁场引导和指引了以 0.997 倍光速运动的喷流等离子体。"
研究小组的另一位科学家安德烈-洛巴诺夫（Andrei Lobanov）补充说："以前在河外星系喷流中也观测到过类似的螺旋状细丝，但尺度要大得多，据信这是气流的不同部分以不同速度运动并相互剪切造成的。通过这项研究，我们进入了一个全新的领域，在这个领域中，这些细丝实际上可以与产生喷流的黑洞附近最复杂的过程联系起来。"
最新一期的《自然-天文学》杂志刊登了对3C279内部喷流的研究结果，这项研究拓展了人们为更好地理解磁场在活动星系核相对论外流最初形成过程中的作用所做的不懈努力。它强调了目前对这些过程的理论建模所面临的众多挑战，并证明了进一步改进射电天文仪器和技术的必要性，这些仪器和技术为以创纪录的角度分辨率对遥远的宇宙天体进行成像提供了独特的机会。
技术进步与合作
利用一种称为甚长基线干涉测量（VLBI）的特殊技术，通过组合和关联不同射电天文台的数据，创建一个有效直径等于参与观测的天线之间最大间距的虚拟望远镜。RadioAstron 项目科学家尤里-科瓦廖夫（Yuri Kovalev）现供职于法国射电天文研究所（MPIfR），他强调了健康的国际合作对于取得此类成果的重要性："来自 12 个国家的观测站利用氢钟与空间天线同步，形成了一个与月球距离相当的虚拟望远镜"。
过去二十年来，RadioAstron 任务的推动者之一、空间物理研究所所长 Anton Zensus 说："RADIOASTRON 的实验获得了类星体 3C279 的图像，这是许多国家的天文台和科学家通过国际科学合作取得的卓越成就。这项任务在卫星发射前经过了数十年的联合规划。通过连接埃菲尔斯贝格等地面上的大型望远镜，并在波恩的 VLBI 相关中心对数据进行仔细分析，才有可能获得实际图像"。