黑洞有多能吃？这个黑洞吞噬物质的速度，超过理论极限40倍
黑洞有多能吃？这个黑洞吞噬物质的速度，超过理论极限40倍
LID-568的艺术想象图，它吞噬物质的速度超越爱丁顿极限40倍。图片来源：NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/M. Zamani
天文学家通过韦布空间望远镜（JWST）和钱德拉X射线天文台的观测数据，发现了一个位于宇宙大爆炸后15亿年的星系中心的超大质量黑洞——LID-568。这个黑洞的特殊之处在于，它吞噬物质的速度是理论极限（爱丁顿极限）的40倍以上，这一发现为理解早期宇宙中黑洞的快速成长提供了新的线索。
黑洞LID-568的发现
LID-568是由美国国家科学基金会下属国家光学红外天文研究实验室（NSF NOIRLab）的天文学家团队发现的。他们使用JWST观测了钱德拉COSMOS遗产巡天中的星系样本，这些星系在X射线波段非常明亮，但在光学和近红外波段却不可见。JWST独特的红外敏感性使其能够探测到这些暗弱辐射源。
由于LID-568在X射线辐射方面异常强烈，研究团队决定采用一种创新的观测方法——集成视场摄谱。这种方法能够获得仪器视场中所有像素的光谱，而非传统的狭缝摄谱。国际双子座天文台/NSF NOIRLab天文学家伊曼纽尔·法里纳表示：“由于LID-568极其暗弱，我们不借助JWST就不可能探测到它。我们必须使用集成视场摄谱这一创新方法才能获得观测数据。”
爱丁顿极限与快速吸积
爱丁顿极限是描述天体能够达到的最大亮度的表征，反映了黑洞可以达到的最大光度及其吸收物质的速度。当黑洞吞噬物质时，内向引力与被压缩的下落物质产生的外向热压力需要保持平衡。然而，LID-568的光度计算结果远超理论预期，这表明它正在以惊人的速度吞噬物质。
国际双子座天文台/NSF NOIRLab天文学家朱莉娅·沙尔瓦希特表示：“这个黑洞正在畅享饕餮盛宴，这个极端案例表明，快速‘进食’机制直至超越爱丁顿极限，或许能解释我们为何能在宇宙早期观测到如此之重的黑洞。”
科学意义与未来研究
LID-568的发现为理解超大质量黑洞的成长过程提供了新的视角。现有的理论认为，超大质量黑洞的形成要么源于宇宙中第一代恒星的死亡（产生轻种子），要么源于气体云的直接坍缩（重种子）。而LID-568的发现表明，无论超大质量黑洞是由轻种子还是重种子成长而来，它的质量增长很大一部分都可以来自于一次快速“进食”过程。
此外，研究团队还在LID-568周围观测到了强烈的气体外向流，这可能是极端吸积产生的多余能量的释放阀，以防止系统变得过于不稳定。为了进一步探究这一过程的作用机制，研究团队计划继续使用JWST进行后续观测。
这一发现不仅揭示了黑洞成长的奥秘，也为天文学家研究超越爱丁顿极限的现象提供了宝贵的机会。随着更多类似LID-568的黑洞被发现，人类对宇宙早期黑洞演化的理解将更加深入。