天文学家发现早期宇宙存在每年"吞噬"3000个太阳的黑洞

类星体RACS J0320-35正以2.4倍爱丁顿极限的速度增长，这对早期黑洞的生长理论提出了挑战。

在遥远宇宙的深处，天文学家发现了一个似乎正在打破宇宙巨兽生长速度常规的黑洞。这个名为RACS J0320-35的天体距离我们如此遥远，它的光线经过128亿年才到达地球，这意味着我们看到的是大爆炸后仅9.2亿年的景象。

即便在宇宙如此早期的阶段，这个黑洞的质量已达到太阳的10亿倍，其X射线辐射亮度超过宇宙最初10亿年中发现的任何其他黑洞。这些事实共同揭示了一个惊人现象：该黑洞吞噬物质的速度似乎远超正常理论极限。"看到这个黑洞飞速成长确实令人震惊，"该项研究的作者卢卡·伊吉纳表示。

这项研究始于一个名为RACS J0320-35的明亮遥远天体，它最初是通过澳大利亚平方千米阵探路者望远镜（ASKAP）的大规模射电巡天被发现。智利多个望远镜（包括暗能量相机和双子南天望远镜）的后续观测确认了其距离，并揭示它是一个类星体 —— 由超大质量黑洞吞噬气体提供能量的星系，其亮度甚至超过整个星系。

但直到2023年钱德拉X射线天文台的观测，天文学家才意识到这个类星体的独特之处。当物质坠入黑洞时，会加热并发出包括强X射线在内的光线。通常这个过程受到爱丁顿极限的限制 —— 这是一个辐射向外推力阻止更多物质坠入的平衡点，可视为黑洞生长的自然速度上限。令人惊讶的是，数据显示RACS J0320-35正在突破这个宇宙速度限制。

该黑洞的生长速度达到爱丁顿极限的2.4倍，相当于每年吞噬300至3000个太阳质量的物质。这是宇宙最初10亿年中观测到的黑洞最快生长速率。这一发现对现有理论提出了挑战：此前天文学家认为，早期黑洞要达到十亿太阳质量，唯一途径是从原始巨型气体云直接坍缩形成约一万倍太阳质量的初始黑洞。

但若RACS J0320-35长期保持如此极端的吞噬速率，则可能起始质量不足100个太阳质量（类似大质量恒星死亡形成的黑洞），这为解释宇宙巨兽的形成开辟了新路径。研究作者之一阿尔贝托·莫雷蒂指出："通过测算黑洞质量及其生长速率，我们可以反向推估其初始质量，从而验证不同的黑洞诞生理论。"

此外，该类星体还产生了近光速运动的粒子喷流，这种特征在类星体中相当罕见。研究人员推测其异常快速的生长可能与这些喷流的形成有关。因此，这一发现不仅是破纪录的观测成果，更对长期存在的黑洞形成理论提出挑战，可能重塑我们对早期宇宙演化的认知。

若黑洞能如此快速生长，科学家或无需借助特殊罕见条件来解释大爆炸后早期存在的十亿太阳质量黑洞。在适当条件下，由恒星坍缩形成的普通黑洞也可能实现快速增重。但核心问题在于：RACS J0320-35是否能将这种极端生长状态维持数亿年？亦或只是短暂暴食？其强大喷流与快速生长究竟如何关联？为寻求答案，天文学家计划借助钱德拉望远镜及新一代观测设备，寻找更多突破常规的类星体进行研究。

该研究成果已发表于《天体物理学杂志通讯》。

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