發(fā)現(xiàn)了早期宇宙中快速成長的巨大質(zhì)量黑洞

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主譯：清水明澄

校譯：遠(yuǎn)山真理

審核：牧夫天文校對(duì)組

美編：張少巖

后臺(tái)：王啟儒

https://www.nao.ac.jp/news/science/2026/20260122-subaru.html

超大質(zhì)量黑洞的想象圖。

氣體落入中心的黑洞，形成吸積盤和噴流。

（圖源：NASA/JPL-Caltech）

通過昴星望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)，在約120億年前的早期宇宙中，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)比以往已知的黑洞成長速度快得多的超大質(zhì)量黑洞。這一天體雖然在吞噬大量氣體的過程中不斷成長，卻呈現(xiàn)出在X射線和射電波段下都明亮發(fā)光的奇特特征。以往被認(rèn)為不會(huì)同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象在此被同時(shí)觀測(cè)到，這一成果為研究超大質(zhì)量黑洞的成長機(jī)制帶來了新的視角。

許多星系的中心存在著超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量是太陽的數(shù)百萬倍到數(shù)百億倍不等。黑洞會(huì)吸入周圍的物質(zhì)并不斷成長，在這一過程中會(huì)釋放出強(qiáng)烈的光。黑洞周圍會(huì)形成多種結(jié)構(gòu)，包括氣體呈圓盤狀環(huán)繞的吸積盤、內(nèi)側(cè)溫度更高的氣體區(qū)域，以及部分物質(zhì)高速噴出形成的“噴流”。這些構(gòu)造可以通過可見光、紫外線、X射線、射電等多種光被觀測(cè)到。其中特別明亮的天體被稱為“類星體”，但這類天體如何成長，以及它們與所在母星系的成長之間存在怎樣的關(guān)聯(lián)，至今仍是一個(gè)巨大的謎團(tuán)。

以早稻田大學(xué)和東北大學(xué)的研究人員為核心的研究團(tuán)隊(duì)，利用昴星望遠(yuǎn)鏡對(duì)早期宇宙類星體周圍氣體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了調(diào)查，高精度地測(cè)定了距今約120億年前的超大質(zhì)量黑洞的質(zhì)量。根據(jù)質(zhì)量和X射線亮度推測(cè)出的這個(gè)黑洞的成長率極高，是迄今為止觀測(cè)到的具有同等質(zhì)量的超大質(zhì)量黑洞中成長最為迅速的。

值得特別一提的是，這個(gè)類星體在X射線和射電波段都發(fā)出明亮的光芒。此前人們認(rèn)為，在快速成長的黑洞周圍，高溫氣體區(qū)域會(huì)被高效冷卻，因此X射線會(huì)變?nèi)酰ㄟ^射電觀測(cè)到的噴流也會(huì)變得不明顯。然而，由于這個(gè)天體在X射線和射電兩個(gè)波段都很明亮，其中可能隱藏著以往未曾設(shè)想過的特殊機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)提出，觀測(cè)到極強(qiáng)X射線的原因可能是超大質(zhì)量黑洞的成長勢(shì)頭正在發(fā)生變化。這是首次捕捉到早期宇宙中超大質(zhì)量黑洞在成長過程中伴隨波動(dòng)的現(xiàn)象。此外，射電波段的亮度表明，這個(gè)類星體正在釋放極其強(qiáng)烈的噴流，其強(qiáng)度足以抑制母星系中的恒星形成。此次發(fā)現(xiàn)將為理解早期宇宙中母星系與中心超大質(zhì)量黑洞如何相互影響、共同成長提供重要線索。

代表研究團(tuán)隊(duì)的早稻田大學(xué)研究生院學(xué)生小渕紗希子表示：“此次發(fā)現(xiàn)或許有助于解開此前被認(rèn)為難以破解的早期宇宙中超大質(zhì)量黑洞的形成過程。今后，我們希望在探究該類星體的X射線及射電輻射機(jī)制的同時(shí)，也能弄清楚是否存在尚未被發(fā)現(xiàn)的類似天體。”

責(zé)任編輯：甘林

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韋布拍攝的顱骨星云

Image credit: NASA, ESA, CSA, STScI;

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