科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(gè)超愛(ài)丁頓吸積黑洞，其吞噬物質(zhì)速度超過(guò)愛(ài)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(zhǎng)的機(jī)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(gè)名為L(zhǎng)ID-568的黑洞是由一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的。他們結(jié)合詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）與錢(qián)德拉X射線天文臺(tái)的數(shù)據(jù)，創(chuàng)新地使用了JWST上的積分場(chǎng)光譜儀而非傳統(tǒng)狹縫光譜儀。這種方法允許獲取每個(gè)像素的光譜信息，而不僅僅是一個(gè)狹窄的區(qū)域。

通過(guò)全面觀察目標(biāo)星系及其周邊環(huán)境，團(tuán)隊(duì)意外地發(fā)現(xiàn)了中心黑洞周?chē)嬖趶?qiáng)大的氣體外流現(xiàn)象。根據(jù)其速度和規(guī)模，他們推測(cè)，LID-568的質(zhì)量增長(zhǎng)，可能是通過(guò)一次性快速吸積過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。

研究發(fā)現(xiàn)，LID-568正以超過(guò)愛(ài)丁頓極限40倍的速度吞噬物質(zhì)。愛(ài)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(tuán)隊(duì)計(jì)算出LID-568的亮度遠(yuǎn)超理論上限時(shí)，便意識(shí)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(ài)丁頓極限的快速進(jìn)食機(jī)制，可能正是宇宙早期就能出現(xiàn)如此重量級(jí)黑洞的原因。

這些發(fā)現(xiàn)為超大質(zhì)量黑洞形成過(guò)程提供了新的視角。這些黑洞可能是來(lái)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(ài)丁頓吸積黑洞的發(fā)現(xiàn)意味著，無(wú)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(zhǎng)。

LID-568的發(fā)現(xiàn)同時(shí)證明了黑洞有可能突破愛(ài)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(jī)。

總編輯圈點(diǎn)

愛(ài)丁頓極限是一個(gè)理論計(jì)算值。它規(guī)定了天體的亮度極限。如果一個(gè)天體的亮度超過(guò)了愛(ài)丁頓極限，其會(huì)被自己的輻射壓力撕裂。此次，借助尖端望遠(yuǎn)鏡和天文臺(tái)的數(shù)據(jù)，科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一個(gè)特殊的黑洞正在高速“大吃特吃”，吞噬周?chē)镔|(zhì)，其亮度也遠(yuǎn)超理論上限。和理論不符的現(xiàn)象，往往蘊(yùn)藏著科學(xué)范式革命的可能。研究人員推測(cè)，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?yàn)檫@些快速“進(jìn)食”事件，讓黑洞們一口吃成“大胖子”。