神秘类星体揭示早期宇宙的光辉面貌

在一百二十亿年前，早在我们的太阳还只是一个尘埃云的时候，在它的中心有一个名为ID830的超大质量黑洞，正处于一个超出标准物理学的生长期。它吞噬气体的速度如此之快，以至于根据标准理论，它自身的辐射应该将大部分气体推开。然而，这个类星体在某些方面却异常明亮，无法与现有模型完全契合。

这个名为ID830的天体的红移为3.4351。这意味着光来自一个宇宙仅有约19亿年历史的时期，当时天文学家认为黑洞不应该增长得如此快。

由早稻田大学和东北大学的研究团队在《天体物理学杂志》上报告了这一发现和分析。

打破“速度限制”

黑洞通过吸引气体而增长。当气体螺旋向内运动时，它会加热并发光，形成一个明亮的盘面，甚至可以比整个星系还要明亮。但这种进食狂潮应该是有上限的。当一个吸积黑洞变得足够明亮时，它的光会对来袭的气体施加向外的压力，设定了一个理论上的上限，称为 爱丁顿极限。

ID830 似乎突破了这个上限。通过分析 Subaru Telescope 的 MOIRCS 仪器的光谱，研究团队根据其 Mg II 发射线的宽度估计了黑洞的质量：约为太阳质量的四亿四千万倍。

然后他们将这个质量与类星体输出的能量进行了比较。从X射线测量中，他们推断出一个显著的增长率大约是理论极限的13倍。

同时遵循两条规则

还有其他意外。许多理论预测，当黑洞的吞噬远超其正常极限时，其内部区域会变得膨胀和动荡。这样的混乱应该会抑制来自黑洞附近区域的X射线，而强大的喷流不应该是主导的。

ID830 超出了这些预期。

这个类星体正在释放出异常强烈的 X 射线——远远超过科学家通常从以如此极端速度增长的黑洞中观察到的亮度。

同时，射电观测显示出一个紧凑而强大的源，这明显表明一个活跃的喷流可能以接近光速的速度向外喷射。

研究人员也考虑了一个更简单的解释。在一些类星体中，部分 X 射线可能来自喷流本身，而不仅仅是来自黑洞附近的热区。这种效应可能使一个系统在 X 射线观测中看起来比实际更亮。尽管如此，研究团队发现，ID830 与其他被认为以如此快速度增长的黑洞相比，仍然异常明亮。

科学家们建议，ID830 正在经历一个短暂的过渡期。突然涌现的一股气体可能使黑洞进入一个短暂的增长高峰，而产生 X 射线的区域和喷流在系统尚未稳定之前仍然活跃。如果这个说法成立，ID830 展现了一个年轻黑洞变化过程中的罕见瞬间。

“这个发现可能让我们更接近理解超大质量黑洞是如何在早期宇宙中迅速形成的，”研究的首席作者，早稻田大学的大渊咲子说。“我们想研究是什么导致了异常强烈的 X 射线和射电辐射，以及是否还有类似的天体隐藏在调查数据里。”