撰文：约翰 拉塞尔                       2024年11月12日

一位艺术家的插图显示了一个快速吞噬的黑洞，它正在喷出强有力的气体流。（NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani/路透社）

研究人员观察到一个巨大的黑洞，它的质量增长速度比科学家想象的要快得多。

韦伯望远镜的新观测涉及最大的黑洞，即超大质量黑洞。它被称为 LID-568。科学家们说，当宇宙的年龄约为当前年龄的 11% 时，它就已经存在了。

黑洞的背景

黑洞是极其质密的天体，其引力如此之强，以至于连光都无法逃脱。凭借其强大的引力，它们通过吸收附近的气体、尘埃和恒星等物质来增加质量。

一个超大质量黑洞，大约是太阳质量的 400 万倍，称为人马座 A*，位于我们银河系的中心。超大质量黑洞被认为位于大多数星系的中心。

自 NASA 的詹姆斯.韦伯太空望远镜于2022 年开始运行以来，研究人员惊讶地发现，在早期宇宙中发现了超大质量黑洞。研究人员曾认为，收集如此大量的质量需要更长的时间。

对一个早期黑洞的新观测，提供了有关这种增长是如何发生的信息。

“早期宇宙中超大质量黑洞的存在，挑战了我们目前的黑洞形成和增长模型，”夏威夷国际双子座天文台和美国国家科学基金会 NOIR实验室的徐惠媛说。徐是该研究的主要作者，该研究在科学出版物《自然-天文学》上详细介绍了研究结果。

超大质量黑洞 LID-568 在大爆炸后约 15 亿年存在。宇宙大爆炸是宇宙的开始，发生在大约 138 亿年前。

LID-568 的质量是太阳的1000 万倍，是人马座 A* 质量的两倍半。研究人员还不知道它的主星系的质量。

韦伯望远镜显示 LID-568 的质量增长速度比科学家想象的要快。LID-568似乎正在消耗下落物质--被称为吸积--超过先前认为的这种活动的最大值的40倍。此最大值称为爱丁顿限制。

超出爱丁顿限制

早期黑洞被认为以两种方式之一开始。它们可能是在宇宙第一代恒星爆炸死亡之后开始的，或者是通过早期宇宙中存在的大片气体云的坍缩开始的。

徐认为，LID 568 的发现表明，在快速吸积的一次或发作期间可以发生大量质量生长。

超大质量黑洞不断增长的一个好兆头是 X 射线的发射，X 射线是波长非常短的高能电磁辐射。围绕超大质量黑洞移动的物质是过热的，并在 X 射线波长下发出强烈的光芒，然后在黑洞中消失。

研究人员首先使用 NASA 的 钱德勒 X 射线天文台发现了 LID-568。然后，他们用韦伯太空望远镜更仔细地研究了它。

韦伯观测表明，黑洞存在一种更快的方式来吞噬物质。

徐将 LID-568 描述为“非凡”。她补充说：“我们还不知道 LID-568 是如何超过爱丁顿限制的。为了进一步调查，我们需要更多的数据，因此我们计划与韦伯太空望远镜一起进行后续观察。