科技日報記者 張夢然
天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個在宇宙大爆炸后僅15億年就能以極端速度吞噬物質(zhì)的超大質(zhì)量黑洞。這是一個超愛丁頓吸積黑洞，其吞噬物質(zhì)速度超過愛丁頓極限40倍。這一發(fā)現(xiàn)為了解早期宇宙中超大質(zhì)量黑洞快速增長的機制提供了寶貴線索。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《自然·天文學(xué)》雜志上。
這個名為LID-568的黑洞是由一個國際天文學(xué)家團隊發(fā)現(xiàn)的。他們結(jié)合詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）與錢德拉X射線天文臺的數(shù)據(jù)，創(chuàng)新地使用了JWST上的積分場光譜儀而非傳統(tǒng)狹縫光譜儀。這種方法允許獲取每個像素的光譜信息，而不僅僅是一個狹窄的區(qū)域。
通過全面觀察目標(biāo)星系及其周邊環(huán)境，團隊意外地發(fā)現(xiàn)了中心黑洞周圍存在強大的氣體外流現(xiàn)象。根據(jù)其速度和規(guī)模，他們推測，LID-568的質(zhì)量增長，可能是通過一次性快速吸積過程實現(xiàn)的。
研究發(fā)現(xiàn)，LID-568正以超過愛丁頓極限40倍的速度吞噬物質(zhì)。愛丁頓極限是指黑洞能夠達(dá)到的最大亮度及物質(zhì)吸收速率，以確保其內(nèi)部引力與因物質(zhì)壓縮發(fā)熱產(chǎn)生的外向壓力相平衡。
當(dāng)團隊計算出LID-568的亮度遠(yuǎn)超理論上限時，便意識到這些數(shù)據(jù)可能隱藏著重要發(fā)現(xiàn)。這種極端情況表明，超愛丁頓極限的快速進(jìn)食機制，可能正是宇宙早期就能出現(xiàn)如此重量級黑洞的原因。
這些發(fā)現(xiàn)為超大質(zhì)量黑洞形成過程提供了新的視角。這些黑洞可能是來自宇宙首批恒星的死亡（輕種子模型），或是由大量氣體直接坍縮形成（重種子模型）。而今超愛丁頓吸積黑洞的發(fā)現(xiàn)意味著，無論是輕種子還是重種子，都有可能經(jīng)由一次快速吸積事件，經(jīng)歷了顯著的質(zhì)量增長。
LID-568的發(fā)現(xiàn)同時證明了黑洞有可能突破愛丁頓極限，從而為天文學(xué)家提供了探索發(fā)生這一現(xiàn)象的契機。
總編輯圈點
愛丁頓極限是一個理論計算值。它規(guī)定了天體的亮度極限。如果一個天體的亮度超過了愛丁頓極限，其會被自己的輻射壓力撕裂。此次，借助尖端望遠(yuǎn)鏡和天文臺的數(shù)據(jù)，科研團隊發(fā)現(xiàn)，一個特殊的黑洞正在高速“大吃特吃”，吞噬周圍物質(zhì)，其亮度也遠(yuǎn)超理論上限。和理論不符的現(xiàn)象，往往蘊藏著科學(xué)范式革命的可能。研究人員推測，宇宙早期之所以能形成超乎常理的超大質(zhì)量黑洞，可能就是因為這些快速“進(jìn)食”事件，讓黑洞們一口吃成“大胖子”。
