科學(xué)家發(fā)現(xiàn)巨型黑洞的生長(zhǎng)速度比理論極限快 2.4 倍

超大質(zhì)量黑洞在宇宙的遙遠(yuǎn)地區(qū)，人們發(fā)現(xiàn)以有史以來(lái)最快的速度吞噬物質(zhì)。

在名為 RACS J0320-35 的類(lèi)星體星系的中心，距大爆炸，黑洞似乎正在以 2.4 倍的速度吞噬物質(zhì)愛(ài)丁頓限制– 根據(jù)哈佛大學(xué)和史密森尼天體物理中心的天體物理學(xué)家盧卡·伊吉納 （Luca Ighina） 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)的理論最大速率。

眾所周知，這種超愛(ài)丁頓吸積可能有助于解釋超大質(zhì)量黑洞在宇宙甚至十億年的年齡之前，質(zhì)量就增長(zhǎng)到太陽(yáng)的數(shù)十億倍。

相關(guān)：這個(gè)黑洞正在以超過(guò)理論極限的 40 倍吃東西

“宇宙是如何創(chuàng)造第一代黑洞的？”天體物理學(xué)家托馬斯·康納說(shuō)哈佛大學(xué)和史密森尼天體物理學(xué)中心?！斑@仍然是天體物理學(xué)中最大的問(wèn)題之一，而這個(gè)物體正在幫助我們尋找答案。”

超大質(zhì)量黑洞是宇宙中的主要參與者。物質(zhì)排列在星系中，這些星系圍繞著這些黑洞提供的引力樞紐旋轉(zhuǎn)，這是將星系固定在軌道上的粘合劑。

但它們也是一個(gè)謎.超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量是太陽(yáng)的數(shù)百萬(wàn)到數(shù)十億倍，潛伏在宇宙歷史的前十億年中——對(duì)于隨著時(shí)間的推移逐漸吞噬物質(zhì)而形成的來(lái)說(shuō)還為時(shí)過(guò)早。

這是因?yàn)楹诙匆淮沃荒芡滔逻@么多物質(zhì)。黑洞可以進(jìn)食的最大可持續(xù)速率是愛(ài)丁頓極限。

當(dāng)黑洞主動(dòng)吸積大量物質(zhì)時(shí)，它不會(huì)直接落下。相反，材料像水在排水管中旋轉(zhuǎn)一樣旋轉(zhuǎn)，只有材料在磁盤(pán)的內(nèi)邊緣穿過(guò)地平線(xiàn)進(jìn)入黑洞。同時(shí)，圓盤(pán)中令人難以置信的摩擦力和重力將材料加熱到極端溫度，使其用光芒燃燒.

但光的問(wèn)題在于它會(huì)施加某種形式的壓力。單個(gè)光子不會(huì)起多大作用，但活躍的超大質(zhì)量黑洞吸積盤(pán)的火焰是另一回事。在某個(gè)點(diǎn)，輻射的向外壓力與黑洞向內(nèi)的引力相匹配，阻止物質(zhì)靠近。這就是愛(ài)丁頓的極限。

然而，在短時(shí)間內(nèi)，黑洞的吸積速率可以突破愛(ài)丁頓極限，在輻射壓力將其推開(kāi)之前絕對(duì)吞噬物質(zhì)。這種超級(jí)愛(ài)丁頓吸積是科學(xué)家認(rèn)為黑洞可以變得如此之大在大爆炸之后的這么短的時(shí)間內(nèi)。

為了使理論具有有效性，它有助于獲得觀察證據(jù)。這并不容易;宇宙的開(kāi)始是遙遙無(wú)期的時(shí)空。

RACS J0320-35 可能是其中的一個(gè)證據(jù)。2023 年，在使用 NASA 錢(qián)德拉 X 射線(xiàn)天文臺(tái)獲得的 X 射線(xiàn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)令人難以置信的明亮物體，在 X 射線(xiàn)中比宇宙前十億年來(lái)任何其他物體都亮。

然后使用巨型米波射電望遠(yuǎn)鏡、澳大利亞望遠(yuǎn)鏡緊湊型陣列和澳大利亞大型基線(xiàn)陣列進(jìn)行后續(xù)射電觀測(cè)。對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析揭示了星系的光是如何在電磁頻譜上分布的。

然后，研究人員將此與超級(jí)愛(ài)丁頓吸積的電磁分布模型進(jìn)行了比較。他們發(fā)現(xiàn) RACS J0320-35 發(fā)出的光非常匹配，這表明位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞正在沉迷于超級(jí)愛(ài)丁頓暴食。

這需要驗(yàn)證，但研究人員提出了一個(gè)強(qiáng)有力的理由——這意味著 RACS J0320-35 可以成為模擬超大質(zhì)量黑洞在萬(wàn)物開(kāi)始時(shí)如何形成和生長(zhǎng)的工具。

“通過(guò)了解黑洞的質(zhì)量并計(jì)算出它的生長(zhǎng)速度，我們能夠向后估計(jì)它出生時(shí)的質(zhì)量?！?a>合著者阿爾貝托·莫雷蒂 （Alberto Moretti） 說(shuō)意大利 INAF-Osservatorio Astronomico di Brera 的?！巴ㄟ^(guò)這個(gè)計(jì)算，我們現(xiàn)在可以測(cè)試關(guān)于黑洞如何誕生的不同想法?！?/p>

該研究已發(fā)表在天體物理學(xué)雜志快報(bào).

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