位於星系中心的超大質量黑洞所帶來的影響具有多大的威力、能波及到多麼遼闊的宇宙空間，是理解星系與其中心黑洞共同成長機制中非常重要的問題，也是宇宙物理學領域的長期研究課題。
日本東北大學跨學科科學前沿研究所的山田智史助教、金澤大學理工研究域尖端宇宙理工學研究中心的上田周太朗特任副教授、東北大學研究生院理學研究科的野田博文副教授、東京都立大學研究生院理學研究科的藤田裕教授等人組成的研究團隊，利用JAXA主導研發的最新X射線天文衛星XRISM，對天龍座方向、距地球約34億光年的H1821+643星系團開展觀測，探究了位於星系團中心、正在快速吸積並成長的黑洞周邊的氣體狀態。充滿星系團的高溫氣體會輻射X射線，本次研究是首次藉助X射線直接研究黑洞 「風」影響的嘗試。通過解析鐵離子的發射譜線，研究團隊成功精準測定了氣體的運動結構。
圖1 宇宙中從星系團（星系的集合體）到單個星系，再到其中心超大質量黑洞的層級結構示意圖。黑洞半徑比星系半徑小一億倍以上，卻在星系中心發揮著重要作用。（圖片提供：東北大學）
研究結果表明，黑洞周邊的高溫氣體並非處於靜態，而是在廣闊範圍內以亂流和大規模流動的形式被劇烈擾動。研究證實，這種運動的範圍超出星系自身尺度（半徑約3萬光年），最遠可延伸至約30萬光年處。此外，該能量總量（約10的54次方焦耳）達到以往估算值的100倍以上，規模相當於恆星生命末期超新星爆發數十億次以上的總能量。憑藉這種威力驚人的「爆風」，黑洞的影響可突破星系範圍，波及廣闊的宇宙環境，這是全球首次揭示了這一現象。相關研究成果已發表在期刊《Nature Astronomy》上。
黑洞是驅動宇宙空間氣體流動與運動的重要存在，學術界對其作用的認知正不斷更新。本次研究成果基於日本主導研發的X射線天文衛星XRISM的高精度觀測獲得。未來藉助新一代天文衛星等觀測設備，黑洞對周圍環境的影響有望得到進一步闡明。
山田助教表示：「我期待這類研究的推進能深化人類對宇宙中物質與元素循環的認知，並有望進一步揭示構成恆星和生命的物質是如何擴散到宇宙中的。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature Astronomy
論文：Vigorous turbulence driven by quasar-mode feedback in a cluster core
DOI：10.1038/s41550-026-02939-x
