這個(gè)黑洞吃的東西是理論極限的 40 倍以上

超大塊黑洞是我們所見過的最貪婪的同類。

它位于一個(gè)名為 LID-568 的星系中央，在 15 億年后才看到Big Bang，似乎以令人瞠目結(jié)舌的速度吞噬材料，超過理論最大值（稱為愛丁頓極限）的 40 倍。

我們從未見過這樣的東西——這是一個(gè)可以幫助我們解開早期宇宙最大的謎團(tuán)之一的發(fā)現(xiàn)：超大質(zhì)量黑洞在大爆炸之后的如此短的時(shí)間內(nèi)變得如此難以置信。

“這個(gè)黑洞正在大放異彩，”天文學(xué)家 Julia Scharw?chter 說Gemini Observatory 和 NSF 的 NOIRLab。“這個(gè)極端的情況表明，高于愛丁頓極限的快速喂食機(jī)制是為什么我們在宇宙中這么早就看到這些非常重的黑洞的可能解釋之一?！?/p>

愛丁頓極限是黑洞饋送過程的自然結(jié)果。當(dāng)黑洞主動(dòng)吸積大量物質(zhì)時(shí)，這些物質(zhì)不會(huì)直接落入引力井中，而是首先像水一樣繞著排水管旋轉(zhuǎn)，只有盤內(nèi)邊緣的物質(zhì)穿過地平線進(jìn)入黑洞。

令人難以置信的摩擦力和重力將這個(gè)材料盤加熱到極熱的溫度，使其在光下閃耀。但光的問題在于它施加了某種形式的壓力。

單個(gè)光子不會(huì)有太大作用，但活躍的超大質(zhì)量黑洞吸積盤的火焰是另一回事。在某個(gè)點(diǎn)上，輻射的向外壓力與黑洞向內(nèi)的引力相匹配，從而阻止物質(zhì)靠近。這是 Eddington 的限制。

打破 Eddington 吸積極限是可能的。它被稱為超級愛丁頓吸積，在此期間，黑洞完全變得火爆，在輻射壓力接管之前盡可能多地吸取質(zhì)量。這是天文學(xué)家認(rèn)為超大質(zhì)量黑洞在時(shí)間的黎明時(shí)可以達(dá)到無視簡單的解釋.

在雙子座天文臺（Gemini Observatory）的天文學(xué)家徐惠（Hyewon Suh）和美國科學(xué)基金會(huì)（NSF）的NOIRLab的領(lǐng)導(dǎo)下，一組研究人員使用JWST對錢德拉X射線天文臺（Chandra X 射線天文臺）確定的少數(shù)星系進(jìn)行了后續(xù)觀測，這些星系在X射線中很亮，但在其他波長下很暗。

當(dāng)他們到達(dá) LID-568 時(shí)，他們無法確定它在時(shí)空中的距離。這個(gè)星系非常暗淡，很難看到;但是，在 JWST 的NIRSpec 儀器，該團(tuán)隊(duì)鎖定了銀河系的確切位置。

LID-568 的遙遠(yuǎn)位置令人驚訝。雖然這個(gè)天體從我們在宇宙中的位置來看很暗，但它的距離意味著它本質(zhì)上一定非常明亮。詳細(xì)觀察結(jié)果強(qiáng)大的流出來自超大質(zhì)量黑洞，隨著一些物質(zhì)被轉(zhuǎn)移并爆炸到太空中，這是吸積的特征。

對數(shù)據(jù)的艱苦分析表明，超大質(zhì)量黑洞是一個(gè)相對較小的黑洞，就像超大質(zhì)量黑洞一樣;只有太陽質(zhì)量的 720 萬倍。而圓盤周圍的物質(zhì)產(chǎn)生的光量比這個(gè)質(zhì)量的黑洞應(yīng)該能夠產(chǎn)生的光量要高得多。它表明吸積率比愛丁頓極限高出約 40 倍。

按照這個(gè)速度，超級愛丁頓吸積期應(yīng)該非常短暫，這意味著徐道獲和她的團(tuán)隊(duì)非常幸運(yùn)地在行動(dòng)中發(fā)現(xiàn)了它。我們預(yù)計(jì) LID-568 將成為黑洞科學(xué)家的熱門觀測目標(biāo)，讓我們有機(jī)會(huì)了解超級愛丁頓過程。

反過來，這可以幫助我們理解早期宇宙。有證據(jù)表明，第一個(gè)超大質(zhì)量黑洞不是由我們所知道的坍縮恒星形成的，而是由巨大的恒星和巨大的氣體團(tuán)塊，在重力作用下直接坍塌。這將使它們在成為我們今天在宇宙中看到的巨大黑洞的道路上搶占先機(jī)。超級愛丁頓吸積的爆發(fā)可能是另一塊拼圖。

“超級愛丁頓吸積黑洞的發(fā)現(xiàn)表明，質(zhì)量增長的很大一部分可能發(fā)生在一次快速進(jìn)食期間，”徐道獲 說，“無論黑洞是起源于輕種子還是重種子。

該研究已發(fā)表在自然天文學(xué).

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