韦伯望远镜揭示原始黑洞的快速增长 | 路透社

项目 1 共 2 一位艺术家的插图展示了一个快速进食的黑洞，它正在释放强大的气体喷流。利用来自NASA的JWST和钱德拉X射线天文台的数据，美国国家科学基金会NOIRLab的天文学家团队在大爆炸后仅15亿年就发现了这个低质量黑洞，位于一个星系的中心。它以惊人的速度吸积物质——超过理论极限的40倍。尽管寿命短暂，这个黑洞的“盛宴”可能帮助天文学家解释早期宇宙中超大质量黑洞是如何如此迅速增长的。 NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani/通过路透社提供

一位艺术家的插图展示了一个快速进食的黑洞，它正在释放强大的气体喷流。利用来自NASA的JWST和钱德拉X射线天文台的数据，美国国家科学基金会NOIRLab的天文学家团队在大爆炸后仅15亿年就发现了这个低质量黑洞，位于一个星系的中心…阅读更多华盛顿，11月5日（路透社） - 在我们银河系的中心潜伏着一个超大质量黑洞，其质量约为太阳的四百万倍，称为人马座A*。事实上，这些物体随着时间的推移通过吞噬过于接近的物质而增加质量，存在于大多数星系的中心。但自从NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜在2022年上线以来，天文学家们惊讶地发现超大质量黑洞栖息在早期宇宙中——比他们认为的可能性更早，因为需要时间来聚集如此巨大的质量。对一个这样的原始黑洞的新观察提供了关于这可能如何发生的见解——通过超充电生长的阶段。黑洞是极其密集的物体，其引力强大到连光都无法逃脱。凭借其巨大的引力，它们通过吸入气体、尘埃和不幸靠近的恒星等物质来增加质量。

“早期宇宙中超大质量黑洞的存在挑战了我们当前的黑洞形成和增长模型，”国际双子天文台的天文学家Hyewon Suh说，他是发表在《自然天文学》期刊上的研究的第一作者。新的韦伯观察涉及一个名为LID-568的超大质量黑洞，它存在于宇宙大约11%当前年龄的时候——大约在138亿年前大爆炸事件后15亿年。LID-568的质量约为太阳的1000万倍，是人马座A*的2.5倍。研究人员尚未确定其母星系的质量。

LID-568被观察到以比之前认为可能的更快的速度增加质量。韦伯显示，根据其观察到的能量输出，LID-568似乎正在以超过假设最大值（称为爱丁顿极限）的40倍以上的速度消耗落入的物质——这被称为吸积。

“爱丁顿极限是黑洞通过吸积过程所能产生的最大能量输出的理论极限。这个理论极限假设在吸积过程中产生的辐射的外向力平衡了落入物质的引力，”双子座天文台和NOIRLab的天文学家及研究合著者朱莉亚·沙尔瓦赫特说。

这些原始黑洞被认为是通过两种方式之一产生的，要么是在宇宙第一代恒星爆炸性死亡后，要么是通过早期宇宙中存在的大气体云的坍缩。

“LID-568的发现表明，质量增长的显著部分可以在单次快速吸积事件中发生。这可能有助于解释超大质量黑洞是如何在宇宙早期形成的，无论它们是如何起源的，”苏赫说。

“直到现在，我们缺乏观察证据来确认这些黑洞是如何在早期宇宙中如此快速地增长的，”苏赫补充道。

一个正在增长的超大质量黑洞的关键迹象是X射线的发射，这是一种具有非常短波长的高能电磁辐射。在被消耗之前，围绕超大质量黑洞旋转的物质被超热并在X射线波长中强烈发光。研究人员首先使用NASA的钱德拉X射线天文台发现了LID-568，然后利用韦伯的红外观测能力对其进行了更深入的研究。

韦布的观测结果表明，存在某种机制，使得黑洞能够以比之前认为的更快的速度吞噬物质。

“LID-568因其极端的增长速度以及它在宇宙早期就存在而显得特别，”Suh说。“我们还不知道LID-568是如何能够超过爱丁顿极限的。为了进一步调查，我们需要更多的数据，因此我们计划进行韦布的后续观测。”

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