炽热的流出使宇宙最亮类星体的质量缩小了 10 倍

回顾宇宙的早期需要科学家做出很多假设。但有时，我们会得到更好的工具，然后允许它们确认或取代这些假设。

最近，当涉及到我们对 J0529 的研究时，这种情况发生了，J0529 是一颗超大质量黑洞这是目前宇宙中已知最亮的类星体。

一个新纸一个庞大的研究人员团队使用欧洲南方天文台 （ESO） 甚大望远镜 （VLT） 干涉仪上的 GRAVITY+ 仪器绘制了这个独特天体的宽线区域 （BLR） 地图，从而计算出一个新的、更新的质量，比之前的估计小 10 倍。

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从长个角度来看，这个质量仍然是太阳质量的 8 亿倍。但为什么最初估计的 100 亿个太阳质量与新的估计之间存在如此巨大的差异呢？

一种更好的技术，在本例中是 VLT 的干涉仪，反驳了发现 J0529 的原始研究小组所做的一个常见假设，这对我们理解黑洞大小具有更大的影响，尤其是在宇宙早期。

以前，计算黑洞质量的标准方法是通过取黑洞周围吸积盘的轨道速度的平方并将其乘以到黑洞的距离来近似它。

当 J0529 于 2024 年被发现时，研究人员知道距离——大约 125 亿光年，而宇宙本身只有 15 亿年的历史。他们认为可以通过测量吸积盘发射线的宽度来测量吸积盘的轨道速度。

发射线是来自吸积盘中过热气体和尘埃发出的光的光谱信号。

它们轨道速度的标准计算依赖于一个基本假设，即“更宽”的发射线，气体的轨道运行速度越快。它会很广泛，因为它会反映向我们移动（蓝移）和远离我们（红移）的物质。

它移动得越快，线条移动的越多，因此数据中的轮廓“更广泛”。由于 J0529 的发射线非常宽，因此假设气体必须快速移动，因此其中心的超大质量黑洞必须非常大才能使气体移动得如此之快。

使用 GRAVITY+ 仪器，该仪器充当干涉仪，通过将来自所有四个 8 米望远镜的光组合成一个“虚拟”望远镜，显着提高了 VLT 的观测能力，研究人员能够直接看到 J0529 周围的宽线区域 （BLR） - 围绕超大质量黑洞运行的云区域。

在那张图像中，他们看到一股巨大的气体射流以 10,000 公里/秒的速度从黑洞射出。这似乎有悖常理，因为黑洞通常被认为会吸收周围的一切，没有什么能逃脱。

然而，它们的引力会对吸积盘中的物质造成大规模破坏，因此，在物质进入黑洞的事件视界之前，它就会以惊人的速度喷射出来。

由于吸积盘绕黑洞运行的速度是计算其质量的主要组成部分，因此此类喷流也会扭曲其宿主黑洞质量的测量值。

这正是 J0529 案中发生的情况。10,000 公里/秒的喷流极大地拓宽了最初研究人员正在观察的谱线，他们认为来自 J0529 的极宽线是由极端轨道速度引起的，而不是与黑洞质量无关的流出。

一旦在空间上观察到流出，研究人员就能够从谱线中减去它们的值并重新计算 J0529 的质量，结果质量仅为原始估计的 10% 左右。但同样，从长处来看，J0529 的大小仍然是我们太阳的 8 亿倍。

这项研究还为天体物理学中的一些棘手问题提供了一些额外的证据，例如超大质量黑洞如何在几亿年后长到太阳的数十亿倍大大爆炸.

J0529 的明亮流出射流由一种称为超级爱丁顿吸积的过程提供，其中物体超过其“爱丁顿极限”，即物体可以发光的最大亮度，考虑到其质量，不会吹走导致其生长的物质。

黑洞可以在一段时间内超过其爱丁顿极限，但从长远来看，这样做会牺牲其整体尺寸的一部分，因为原本有助于其质量的物质会被自身光的压力吹走。

像这样被吹出的相同喷流会对星系的形成产生重大影响，因为它们可以阻止恒星在其路径上的形成，并将物质分散到产生喷流的星系之外的其他星系。

随着我们拥有更强大的望远镜，我们将能够更仔细地了解这些遥远星系中正在发生的事情。

希望这些图片能让我们检查我们对宇宙的了解的假设，同时也为我们可能在那里发现的东西提供新的见解。

这就是为什么促进科学发现的技术进步循环如此强大的部分原因。

本文最初发表于今日宇宙.阅读原文.

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