發現早期宇宙最貪婪黑洞，進食速度超過理論極限 40 倍

超大質量黑洞如何在大爆炸僅僅數億年後變得如此巨大？這個問題一直困擾著宇宙學家，直到最近，韋伯太空望遠鏡與錢卓拉 X 射線天文台數據確認一個出現於大爆炸後 15 億年的超大質量黑洞，正以令人瞠目結舌的速度吞噬物質，超過理論極限 40 倍以上。

當黑洞主動吸積大量物質，後者像水繞著排水孔一樣圍著黑洞旋轉，吸積盤內緣物質將落入黑洞，驚人摩擦力與重力將吸積盤材料加熱到極高溫度使其發光，而光又會施加某種形式的壓力，當黑洞進食速度越快，輻射產生越多，反過來會驅散附近物質，從而切斷黑洞食物供應。

在某一刻，向外輻射壓（光壓）與向內重力達到平衡阻止物質進一步下落，此時稱為愛丁頓極限（Eddington limit），也是黑洞吞噬物質的速度上限。

想解開大爆炸後僅幾億年就存在超大質量黑洞的謎團，我們必須找到黑洞以其他方式進食或超越理論極限的證據，最近，韋伯太空望遠鏡發現這個極端對象了：位於 LID-568 星系中央的超大質量黑洞，正以高於愛丁頓極限 40 倍的快速饋送機制吞噬物質，這種增長速度絕對能讓一個黑洞迅速蛻變成超大質量黑洞。

LID-568 最初由錢卓拉 X 射線天文台發現，但紅外線成像顯示它似乎是個點源，研究團隊認為大部分光應該直接來自吸積盤而不是星系內恆星，為了進一步弄清細節，研究人員將韋伯望遠鏡指向它。

光譜分析表明，LID-568 存於大爆炸後約 15 億年，質量約太陽 100 萬倍──以超大質量黑洞來說相對較小，但吸積盤材料產生的亮度遠高於該質量黑洞能產生的光度，最終研究人員估計出該黑洞吸積率比愛丁頓極限高約 40 倍。

這項發現能幫助天文學家更了解早期宇宙的巨大黑洞如何取得先機，類似的超級愛丁頓吸積爆發表明，黑洞質量增長很可能發生於單次快速吸食過程。

新論文發表於《自然天文學》（Nature Astronomy）期刊。

（首圖來源：NOIRLab）

生活