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迄今为止发现的最饥饿的黑洞,基本上每天要吃掉整个太阳

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如果你认为自己胃口很大,那么说明,你对新发现的超大质量黑洞一无所知。

一个名为J0529-4351的类星体星系中心的黑洞正在吞噬巨量的物质,它基本上每天会吞噬大约相当于一个太阳的气体和尘埃,而这个黑洞的质量已经相当于170亿个太阳。



澳大利亚国立大学的克里斯蒂安·沃尔夫(Christian Wolf)领导的一组天文学家表示,这是我们迄今为止发现的最饥渴的黑洞,它增长得如此之快,实际上已经达到了吸积物质的最大极限。

它代表了一个引人入胜的实验室,可以了解超大质量黑洞是如何在极端尺度上生长和进化的。但同时,它真的非常棒。

超大质量黑洞是一个令人难以置信的命题。它们是太阳质量的数百万到数十亿倍的黑洞,通常可以在星系的中心找到,这是一个巨大的引力团,整个星系都围绕着它旋转。

问题是,科学家们并不知道它们是如何变成这样的。更小的黑洞 —— 质量只有太阳几十倍的黑洞 —— 是由大质量恒星死亡时核心的直接坍缩形成的,它们可以通过与其他恒星质量黑洞的碰撞而成长。

但坦率地说,超大质量黑洞太大了,这种形成通道不可能有效,尤其是在宇宙历史的早期。

还有其他理论上的形成通道,我们要想更好地了解超大质量黑洞是如何变得如此沉重的,一种方法是寻找正在生长的黑洞,并对其进行研究。这就是类星体 —— 比如,J0529-4351 —— 出现的地方。这些星系的中心黑洞正在贪婪地进食。

黑洞位于一个巨大的、翻滚的、旋转的物质的中心,这些物质在黑洞周围旋转,像水从排水管里汩汩地流入黑洞。

强烈的摩擦和重力,使这种物质的温度上升到数十亿甚至数万亿度,在整个光谱中发出明亮的光。天文学家可以研究这种光,对其进行梳理,得出其中黑洞的性质。



J0529-4351是在宇宙正午发现的一个类星体,大约在大爆炸后15亿年。这是宇宙历史上的早期阶段 —— 它的光已经传播了120多亿年才到达我们 —— 这使得它170亿至190亿倍于太阳质量的巨大质量(不是有史以来最重的,但肯定是最高的)难以理解。

然而,黑洞消耗物质的速度可以为其巨大的尺寸提供一些启示。沃尔夫和他的团队计算出黑洞以每年大约370个太阳质量的速度增长。这比每天落入黑洞的太阳质量还要多一点。

考虑到黑洞的质量,它非常接近爱丁顿极限(Eddington limit)。这是黑洞所能提供的最大稳定速率。黑洞可以短暂地经历超级爱丁顿吸积,但在这样的速度下,物质开始强烈发光,辐射压力会把黑洞周围的物质推开,直到它超出引力的范围。

这意味着为J0529-4351提供动力的黑洞正在尽可能快地增长。事实上,许多类星体似乎都有接近爱丁顿吸积的黑洞;但是J0529-4351更厉害。这是迄今为止我们看到的最明亮、最贪婪的超大质量黑洞。

研究人员写道:“就亮度和可能的增长速度而言,J0529-4351是已知的最极端的类星体。”

关于J0529-4351,我们还有很多不了解的地方。其大规模吸积的机制尚不清楚;利用智利的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列进行更仔细的观察,可以揭示气体是如何在星系中移动的,以及星系是如何旋转的。该团队还希望在遥远的时空中发现其他潜伏的极端类星体。

虽然这种极端的例子很少,但沃尔夫和他的同事们相信,在广阔而奇妙的宇宙中,还有更多的例子等待着我们去发现。

这项研究发表在《自然天文学》杂志上。

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