美国国家航空航天局的钱德拉望远镜发现了巨大增长的黑洞
一位艺术家对超大质量黑洞的概念，周围的物质盘落向黑洞，以及含有粒子以接近光速移动的喷流。这个黑洞代表了最近发现的由黑洞驱动的类星体。新的钱德拉观测表明，黑洞的生长速度超过了黑洞的通常极限，称为爱丁顿极限。图片来源：NASA/CXC/SAO/M. Weiss。X 射线：NASA/CXC/INAF-Brera/L. Ighina 等人;插图：NASA/CXC/SAO/M. Weiss;图像处理：NASA/CXC/SAO/N. Wolk
（蜘蛛网eeook.com）据美国国家航空航天局（Lee Mohon）：据一组天文学家称，黑洞正在以有记录以来最快的速度增长之一。美国宇航局钱德拉 X 射线天文台的这一发现可能有助于解释一些黑洞如何在大爆炸后相对较快地达到巨大的质量。
黑洞的重量约为太阳质量的 10 亿倍，距离地球约 128 亿光年，这意味着天文学家在宇宙开始后仅 9.2 亿年才看到它。它产生的 X 射线比宇宙前十亿年中看到的任何其他黑洞都多。
黑洞正在为科学家所说的类星体提供动力，这是一种极其明亮的物体，比整个星系都更亮。这个发光怪物的动力来源是大量物质在周围汇集并进入黑洞。
虽然同一个团队在两年前发现了它，但 2023 年钱德拉的观测发现了这颗类星体 RACS J0320-35 的与众不同之处。X射线数据显示，这个黑洞的生长速度似乎超过了这些物体的正常极限。
“看到这个黑洞突飞猛进地增长，有点令人震惊，”天体物理中心的卢卡·伊吉纳 （Luca Ighina） 说 |马萨诸塞州剑桥市的哈佛和史密森尼大学领导了这项研究。
当物质被拉向黑洞时，它会被加热并产生广谱的强烈辐射，包括 X 射线和光学光。这种辐射对落入的材料产生压力。当物质落入的速率达到临界值时，辐射压力平衡了黑洞的引力，物质通常不能更快地向内坠落。该最大值称为爱丁顿极限。
科学家们认为，生长速度比爱丁顿极限慢的黑洞需要出生时质量约为 10,000 个太阳或更多，这样它们才能在大爆炸后的 10 亿年内达到 10 亿个太阳质量——正如在 RACS J0320-35 中观察到的那样。具有如此高出生质量的黑洞可能直接由一个奇异的过程产生：巨大的致密气体云的坍缩，其中含有比氦重的元素数量异常少，这种情况可能极为罕见。
如果 RACS J0320-35 确实以高速增长——估计为爱丁顿极限的 2.4 倍——并且已经持续了很长一段时间，那么它的黑洞可能会以更传统的方式开始，质量小于一百个太阳，由一颗大质量恒星的内爆引起。
“通过了解黑洞的质量并计算出它的生长速度，我们能够逆向估计它出生时的质量，”意大利 INAF-Osservatorio Astronomico di Brera 的合著者 Alberto Moretti 说。“通过这个计算，我们现在可以测试关于黑洞如何诞生的不同想法。”
为了弄清楚这个黑洞的生长速度有多快（每年 300 到 3,000 个太阳），研究人员将理论模型与钱德拉的 X 射线特征或光谱进行了比较，钱德拉给出了不同能量下的 X 射线量。他们发现钱德拉光谱与他们对黑洞生长速度超过爱丁顿极限模型的预期非常吻合。来自光学和红外光的数据也支持了这样的解释，即这个黑洞的重量堆积速度超过了爱丁顿极限所允许的速度。
“宇宙是如何创造第一代黑洞的？”天体物理学中心的合著者、康纳的托马斯说。“这仍然是天体物理学中最大的问题之一，而这个物体正在帮助我们寻找答案。”
这一结果解决的另一个科学谜团涉及粒子射流以接近光速远离某些黑洞的原因，如 RACS J0320-35 所示。像这样的喷流对于类星体来说很少见，这可能意味着黑洞的快速增长速度在某种程度上促进了这些喷流的产生。
该类星体此前是作为射电望远镜调查的一部分而发现的，该探路器使用澳大利亚平方公里阵列探路者，结合暗能量相机的光学数据，暗能量相机是安装在智利托洛洛山美洲天文台的 Victor M. Blanco 4 米望远镜上的仪器。美国国家科学基金会国家光学红外天文学研究实验室位于智利Cerro Pachon的双子座-南望远镜被用于获得RACS J0320-35的精确距离。
描述这些结果的一篇论文已被接受发表在《天体物理学杂志》上，并可在此处获取。
美国宇航局位于阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞行中心负责管理钱德拉计划。史密森尼天体物理天文台的钱德拉 X 射线中心控制着剑桥的科学行动和马萨诸塞州伯灵顿的飞行行动。
