天文學家發現黑洞增長速度非常快

超大質量黑洞的質量是太陽質量的數百萬到數十億倍，位於大多數星系的中心。由於周圍有氣體雲，它們的尺寸會增加。當這種材料向內螺旋時，它會形成一個旋轉的吸積盤，並可以激活一個緻密的極熱等離子體區域，稱為日冕（X射線的主要來源）。在某些情況下，該系統還會產生在無線電波長下發出明亮光芒的窄流。當黑洞正在積極進食並且極其明亮時，它們被稱為類星體。一個尚未解答的主要問題仍然是，其中一些巨星是如何在宇宙歷史的早期變得如此巨大的。

超越黑洞生長的極限

對早期快速增長的一種擬議解釋是愛丁頓超級吸積。在標準條件下，下落物質的輻射被向外推，限制了黑洞生長的速度。該理論最大值稱為愛丁頓極限。然而，一些極端環境可能會讓黑洞在短時間內超過這個極限，導致質量迅速增加。

為了調查這種類型的生長是否發生在早期宇宙中，研究人員使用了斯巴魯望遠鏡的近紅外光譜儀（MOIRCS）。通過跟踪類星體附近氣體的運動並分析 Mg II 發射線 (2800 Å)，他們估計了黑洞的質量。根據 X 射線測量，結果表明超大質量黑洞已經存在了大約 120 億年，吸積物質的量約為愛丁頓極限的 13 倍。

類星體超出預期

該物體與其他物體的區別在於它在不同波長的光下的表現。一些理論模型預測，在愛丁頓超級生長過程中，吸積流內部結構的變化會削弱X射線發射並抑制噴流活動。相反，這個類星體在 X 射線中保持明亮，同時發出強烈的射電聲音。結果表明，黑洞正在以極高的速度增長，同時保持著活躍的光環和強烈的噴流。這種不尋常的組合表明了當前模型尚未完全解釋的物理過程。

研究小組認為，類星體可以在短暫的過渡期內被觀測到，也許是在氣體突然噴出之後。在這種情況下，可用物質的快速增加將黑洞推入超級愛丁頓狀態。在有限的時間內，發射 X 射線的日冕和射電射流都保持非常活躍，然後系統逐漸穩定到更典型的生長模式。

如果這種解釋是正確的，那麼該物體就提供了一個難得的機會來研究黑洞在早期宇宙中隨時間變化的生長情況，這是解釋超大質量黑洞如何如此迅速形成的重要一步。

對銀河演化的影響

強烈的無線電信號表明飛機攜帶的能量足以影響周圍環境。這種流動可以加熱或破壞宿主星系內的氣體，可能影響恆星的形成並影響星系和中心黑洞如何共同演化。愛丁頓超級增長和噴流引起的反饋之間的關係仍然沒有得到很好的理解，而這個類星體為測試新想法提供了有價值的參考點。

主要作者 Sakiko Obuchi（早稻田大學）說：

“這一發現可能會讓我們更進一步了解超大質量黑洞是如何在早期宇宙中如此迅速地形成的。我們想要調查是什麼推動了異常強烈的 X 射線和無線電發射，以及類似的物體是否隱藏在調查數據中。”

結果發表為 Obuchi 等人。 “在 z = 3.4 處檢測到響亮的 X 射線發光類星體：可能的超級愛丁頓躍遷” 天體物理學雜誌 2026 年 1 月 21 日。

該研究得到了科學研究補助金（批准號：25K01043、23K13154、22H00157）、JST 森林計劃（JPMJFR2466）和稻盛財團研究補助金的支持。

斯巴魯望遠鏡是一個大型光學紅外天文台，由日本國家天文台和國立自然科學研究所運營，並得到文部科學省項目的支持，以推進大型科學前沿。該團隊承認並尊重夏威夷莫納克亞火山的文化、歷史和自然重要性，這些觀察是在夏威夷莫納克亞火山進行的。