科学家发现巨型黑洞的生长速度比理论极限快 2.4 倍

超大质量黑洞在宇宙的遥远地区，人们发现以有史以来最快的速度吞噬物质。

在名为 RACS J0320-35 的类星体星系的中心，距大爆炸，黑洞似乎正在以 2.4 倍的速度吞噬物质爱丁顿限制– 根据哈佛大学和史密森尼天体物理中心的天体物理学家卢卡·伊吉纳 （Luca Ighina） 领导的团队的理论最大速率。

众所周知，这种超爱丁顿吸积可能有助于解释超大质量黑洞在宇宙甚至十亿年的年龄之前，质量就增长到太阳的数十亿倍。

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“宇宙是如何创造第一代黑洞的？”天体物理学家托马斯·康纳说哈佛大学和史密森尼天体物理学中心。“这仍然是天体物理学中最大的问题之一，而这个物体正在帮助我们寻找答案。”

超大质量黑洞是宇宙中的主要参与者。物质排列在星系中，这些星系围绕着这些黑洞提供的引力枢纽旋转，这是将星系固定在轨道上的粘合剂。

但它们也是一个谜.超大质量黑洞的质量是太阳的数百万到数十亿倍，潜伏在宇宙历史的前十亿年中——对于随着时间的推移逐渐吞噬物质而形成的来说还为时过早。

这是因为黑洞一次只能吞下这么多物质。黑洞可以进食的最大可持续速率是爱丁顿极限。

当黑洞主动吸积大量物质时，它不会直接落下。相反，材料像水在排水管中旋转一样旋转，只有材料在磁盘的内边缘穿过地平线进入黑洞。同时，圆盘中令人难以置信的摩擦力和重力将材料加热到极端温度，使其用光芒燃烧.

但光的问题在于它会施加某种形式的压力。单个光子不会起多大作用，但活跃的超大质量黑洞吸积盘的火焰是另一回事。在某个点，辐射的向外压力与黑洞向内的引力相匹配，阻止物质靠近。这就是爱丁顿的极限。

然而，在短时间内，黑洞的吸积速率可以突破爱丁顿极限，在辐射压力将其推开之前绝对吞噬物质。这种超级爱丁顿吸积是科学家认为黑洞可以变得如此之大在大爆炸之后的这么短的时间内。

为了使理论具有有效性，它有助于获得观察证据。这并不容易;宇宙的开始是遥遥无期的时空。

RACS J0320-35 可能是其中的一个证据。2023 年，在使用 NASA 钱德拉 X 射线天文台获得的 X 射线数据中发现了这个令人难以置信的明亮物体，在 X 射线中比宇宙前十亿年来任何其他物体都亮。

然后使用巨型米波射电望远镜、澳大利亚望远镜紧凑型阵列和澳大利亚大型基线阵列进行后续射电观测。对这些数据的分析揭示了星系的光是如何在电磁频谱上分布的。

然后，研究人员将此与超级爱丁顿吸积的电磁分布模型进行了比较。他们发现 RACS J0320-35 发出的光非常匹配，这表明位于银河系中心的超大质量黑洞正在沉迷于超级爱丁顿暴食。

这需要验证，但研究人员提出了一个强有力的理由——这意味着 RACS J0320-35 可以成为模拟超大质量黑洞在万物开始时如何形成和生长的工具。

“通过了解黑洞的质量并计算出它的生长速度，我们能够向后估计它出生时的质量。”合著者阿尔贝托·莫雷蒂 （Alberto Moretti） 说意大利 INAF-Osservatorio Astronomico di Brera 的。“通过这个计算，我们现在可以测试关于黑洞如何诞生的不同想法。”

该研究已发表在天体物理学杂志快报.

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