重大发现：宇宙最“能吃”黑洞打破物理学极限超爱丁顿吸积现象

今日新闻 2024年11月09日 23:02 133 梁逸宬

新近发现的一个黑洞被冠以迄今为止探测到的“最饥饿”黑洞的称号。这个名为LID-568的黑洞吞噬物质的速度是理论极限的40倍。研究的共同作者朱莉娅·沙尔瓦赫特博士表示，这个黑洞正在大吃特吃。

重大发现：宇宙最“能吃”黑洞打破物理学极限

利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），研究人员观察到宇宙大爆炸后仅15亿年的LID-568。即使在这个宇宙形成的早期时刻，科学家们发现这个黑洞产生的X射线辐射远超过其大小所能产生的。它的庞大胃口可能有助于解释一些微小黑洞如何迅速变成超大质量黑洞。沙尔瓦赫特博士指出，超过爱丁顿极限的快速进食机制可能是我们在宇宙早期看到这些非常重的黑洞的可能解释之一。

重大发现：宇宙最“能吃”黑洞打破物理学极限超爱丁顿吸积现象

研究人员计划使用JWST进行后续观测，以进一步调查可能的机制。每个黑洞都有一个它应该能够吸收新物质的最大速率，这被称为“爱丁顿极限”。这是黑洞的向内引力与由下落物质产生的热量向外的力达到平衡的点。如果一个黑洞超过这个极限，理论上认为它会变得如此明亮，以至于周围的气体会被吹走。

重大发现：宇宙最“能吃”黑洞打破物理学极限超爱丁顿吸积现象

然而，当科学家观察远离地球的星系核心样本时，他们发现其中一个以异常的强度发光。围绕LID-568的物质环释放出的能量比爱丁顿极限所允许的多出4000%。研究人员认为，这可能要归功于黑洞中心周围一些强大的气体外流。由于LID-568非常微弱，研究人员选择使用一种名为“积分场光谱仪”的仪器，而不是JWST的常规方法。这种技术不够集中，但允许研究人员测量仪器视野中每个像素的光谱，从而全面观察黑洞周围的区域。研究人员揭示了以每秒600-500公里的速度离开黑洞的不寻常气体外流。这些外流可能通过作为大量进食期间产生的多余能量的“释放阀”，使黑洞能够超过其爱丁顿极限。这也表明黑洞可能在一次极快速度的消费中获得了其质量的相当一部分。

重大发现：宇宙最“能吃”黑洞打破物理学极限超爱丁顿吸积现象

主要作者许慧媛博士表示，这个偶然的结果为我们对系统的理解增加了新的维度，并开辟了激动人心的调查途径。大爆炸后15亿年，最早的星系已经开始形成，随之而来的是今天所有星系核心的密集星系核。最近的观测显示，这些微弱的尘埃核在形成后不久就包含了超大质量黑洞。当前理论认为，超大质量黑洞是由宇宙早期形成的较小黑洞“种子”形成的。这些可能是由巨大气云坍缩形成的“重种子”，或者是宇宙中第一颗恒星死亡时创造的“轻种子”。天文学家一直试图解释这些种子如何迅速成长为超大质量黑洞，而不超过它们的爱丁顿极限。这一发现表明，一些黑洞可能在快速吞噬附近物质时暂时超过这个极限。许博士指出，发现一个超爱丁顿吸积黑洞表明，无论黑洞是来自轻种子还是重种子，大部分质量增长都可以在一次快速进食的单一事件中发生。