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(jiàn)過(guò)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(guò)理論最大值（稱為愛(ài)丁頓極限）的 40 倍。

我們從未見(jiàn)過(guò)這樣的東西——這是一個(gè)可以幫助我們解開(kāi)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(shuō)Gemini Observatory 和 NSF 的 NOIRLab。“這個(gè)極端的情況表明，高于愛(ài)丁頓極限的快速喂食機(jī)制是為什么我們?cè)谟钪嬷羞@么早就看到這些非常重的黑洞的可能解釋之一?！?/p>

愛(ài)丁頓極限是黑洞饋送過(guò)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(pán)內(nèi)邊緣的物質(zhì)穿過(guò)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(pán)加熱到極熱的溫度，使其在光下閃耀。但光的問(wèn)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(pán)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(jí)愛(ài)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(wú)視簡(jiǎn)單的解釋.

在雙子座天文臺(tái)（Gemini Observatory）的天文學(xué)家徐惠（Hyewon Suh）和美國(guó)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(duì)錢德拉X射線天文臺(tái)（Chandra X 射線天文臺(tái)）確定的少數(shù)星系進(jìn)行了后續(xù)觀測(cè)，這些星系在X射線中很亮，但在其他波長(zhǎng)下很暗。

當(dāng)他們到達(dá) LID-568 時(shí)，他們無(wú)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?cè)谟钪嬷械奈恢脕?lái)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(lái)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(duì)數(shù)據(jù)的艱苦分析表明，超大質(zhì)量黑洞是一個(gè)相對(duì)較小的黑洞，就像超大質(zhì)量黑洞一樣;只有太陽(yáng)質(zhì)量的 720 萬(wàn)倍。而圓盤(pán)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(ài)丁頓極限高出約 40 倍。

按照這個(gè)速度，超級(jí)愛(ài)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(mén)觀測(cè)目標(biāo)，讓我們有機(jī)會(huì)了解超級(jí)愛(ài)丁頓過(guò)程。

反過(guò)來(lái)，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?cè)诔蔀槲覀兘裉煸谟钪嬷锌吹降木薮蠛诙吹牡缆飞蠐屨枷葯C(jī)。超級(jí)愛(ài)丁頓吸積的爆發(fā)可能是另一塊拼圖。

“超級(jí)愛(ài)丁頓吸積黑洞的發(fā)現(xiàn)表明，質(zhì)量增長(zhǎng)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(shuō)，“無(wú)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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