黑洞喷流：壮观的宇宙景观

少部分的活跃星系核，如“电波星系”（radio galaxy），还伴随着喷流（jet）的现象（图3-10）。这些由黑洞附近产生的喷流大都呈现束状，不但其尺度可以大于星系本身数倍，而且其速度还能接近光速。

图3-10　电波星系半人马座A的无线电波影像显示出由星系中心喷出的壮观喷流结构

星系本身在此波段不可见。Credit；Jack O. Burns（University of Missouri）＆David Clarke（St. Mary's University，Nova Scotia）。

理论天文物理学家发现，磁场似乎对喷流的产生扮演了重要角色。部分吸积流物质在掉入黑洞之前，有机会“攀上”黑洞附近被吸积流带动而旋转的磁力线，并沿着磁力线被加速甩出形成喷流（图3-11）。除此之外，旋转（克尔）黑洞外部的“动圈”也可能带动磁力线旋转。不过黑洞喷流的能量来源，究竟主要是来自于吸积流，还是黑洞的旋转，目前还没有明确的答案。

图3-11　黑洞吸积盘喷流的形成示意图

理论上认为黑洞喷流的产生与磁场密切相关。少部分吸积物质在掉入黑洞前，有机会沿磁力线向外加速逃逸，形成喷流。Credit；NASA，ESA，and A. Feild（STScI）。(www.xing528.com)

喷流的表现也和吸积流的状态有关，从黑洞双星的观测结果可看出其关联。这是因为恒星级黑洞的质量远比超大质量黑洞要小，吸积流改变状态的特征时间较短暂，因此更容易进行研究。

这些观测结果和衍生的猜测，目前已经能用理论模型加以探讨。广义相对论性磁流体力学（GRMHD，General Relativistic Magnetohydrodynamics）正是同时描述黑洞附近的弯曲时空、磁场和等离子体（plasma）物质三者物理的理论利器。近年GRMHD数值模拟的蓬勃发展，让我们对黑洞喷流的产生机制，有更多更深入的认识（图3-12）。

图3-12　广义相对论性磁流体力学（GRMHD）

数值模拟黑洞吸积过程与喷流产生的范例。颜色显示吸积流的密度，黑洞位于中心。