超爱丁顿吸积黑洞发现以超理论极限四十倍的速度吞噬物质

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科技日报记者 张梦然

天文学家发现了一个在宇宙大爆炸后仅15亿年就能以极端速度吞噬物质的超大质量黑洞。这是一个超爱丁顿吸积黑洞，其吞噬物质速度超过爱丁顿极限40倍。这一发现为了解早期宇宙中超大质量黑洞快速增长机制提供了宝贵线索。相关论文发表在最新一期《自然·天文学》杂志上。

艺术图展示了一个早期宇宙矮星系，其中心有一个快速吞噬物质的黑洞。图片来源：美国国家科学基金会国家光学红外天文研究实验室

这个名为LID-568的黑洞是由一个国际天文学家团队发现的。他们结合詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）与钱德拉X射线天文台的数据，创新地使用了JWST上的积分场光谱仪而非传统狭缝光谱仪。这种方法允许获取每个像素的光谱信息，而不仅仅是一个狭窄的区域。

通过全面观察目标星系及其周边环境，团队意外地发现了中心黑洞周围存在强大的气体外流现象。根据其速度和规模，他们推测，LID-568的质量增长，可能是通过一次性快速吸积过程实现的。

研究发现，LID-568正以超过爱丁顿极限40倍的速度吞噬物质。爱丁顿极限是指黑洞能够达到的最大亮度及物质吸收速率，以确保其内部引力与因物质压缩发热产生的外向压力相平衡。

当团队计算出LID-568的亮度远超理论上限时，便意识到这些数据可能隐藏着重要发现。这种极端情况表明，超爱丁顿极限的快速进食机制，可能正是宇宙早期就能出现如此重量级黑洞的原因。

这些发现为超大质量黑洞形成过程提供了新的视角。这些黑洞可能是来自宇宙首批恒星的死亡（轻种子模型），或是由大量气体直接坍缩形成（重种子模型）。而今超爱丁顿吸积黑洞的发现意味着，无论是轻种子还是重种子，都有可能经由一次快速吸积事件，经历了显著的质量增长。

LID-568的发现同时证明了黑洞有可能突破爱丁顿极限，从而为天文学家提供了探索发生这一现象的契机。

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爱丁顿极限是一个理论计算值。它规定了天体的亮度极限。如果一个天体的亮度超过了爱丁顿极限，其会被自己的辐射压力撕裂。此次，借助尖端望远镜和天文台的数据，科研团队发现，一个特殊的黑洞正在高速“大吃特吃”，吞噬周围物质，其亮度也远超理论上限。和理论不符的现象，往往蕴藏着科学范式革命的可能。研究人员推测，宇宙早期之所以能形成超乎常理的超大质量黑洞，可能就是因为这些快速“进食”事件，让黑洞们一口吃成“大胖子”。