在浩瀚的宇宙深处,天文学家发现了一个不同寻常的黑洞——RACS J0320-35,它正以惊人的速度吞噬物质,挑战着我们对早期宇宙黑洞生长的传统认知。这个黑洞距离地球极其遥远,其发出的光线穿越了128亿年的时空才抵达我们的望远镜,让我们得以窥见大爆炸后仅9.2亿年时的宇宙景象。
RACS J0320-35的质量已经达到了太阳的10亿倍,这一数字在宇宙的早期阶段显得尤为突出。更令人惊讶的是,它的X射线辐射亮度超过了同时期发现的所有其他黑洞,显示出其吞噬物质的速度远超常规理论所预测的极限。研究团队的成员卢卡·伊吉纳感叹道:“看到这个黑洞如此迅速地成长,确实让人感到震撼。”
这个类星体的发现之旅始于澳大利亚平方千米阵探路者望远镜(ASKAP)的大规模射电巡天项目。随后,智利的多个望远镜,包括暗能量相机和双子南天望远镜,对其进行了后续观测,不仅确认了其距离,还揭示了它是一个由超大质量黑洞驱动的类星体——这种天体的亮度甚至能超越整个星系。
然而,真正让天文学家意识到RACS J0320-35独特性的,是2023年钱德拉X射线天文台的观测结果。当物质坠入黑洞时,会因摩擦和压缩而发热,并发出包括强X射线在内的光线。这一过程通常受到爱丁顿极限的制约,即辐射产生的向外推力会阻止更多物质落入黑洞,从而限制了黑洞的生长速度。但RACS J0320-35的数据显示,它正在以2.4倍于爱丁顿极限的速度吞噬物质,相当于每年吞噬300至3000个太阳质量的物质,这是宇宙早期观测到的黑洞最快生长速率。
这一发现对现有的黑洞形成理论提出了严峻挑战。传统上,天文学家认为早期宇宙中的十亿太阳质量黑洞只能通过原始巨型气体云的直接坍缩形成,初始质量约为太阳的一万倍。但RACS J0320-35的极端生长速率表明,它可能起始质量不足100个太阳质量,类似于大质量恒星死亡后形成的黑洞。这一可能性为解释宇宙巨兽的形成开辟了新的路径。
研究团队成员阿尔贝托·莫雷蒂指出:“通过测算黑洞的质量和生长速率,我们可以反向推算其初始质量,从而验证不同的黑洞诞生理论。”RACS J0320-35还产生了近光速运动的粒子喷流,这一特征在类星体中相当罕见。研究人员推测,其异常快速的生长可能与这些喷流的形成有关。
如果黑洞能够如此快速地生长,那么科学家可能无需依赖特殊或罕见的条件来解释大爆炸后早期存在的十亿太阳质量黑洞。在适当的条件下,由恒星坍缩形成的普通黑洞也可能实现快速增重。然而,关键问题在于:RACS J0320-35能否将这种极端的生长状态维持数亿年?还是说,这只是一个短暂的“暴食”阶段?其强大的喷流与快速生长之间究竟存在怎样的关联?
为了解答这些问题,天文学家计划利用钱德拉望远镜及新一代观测设备,继续寻找更多突破常规的类星体进行研究。这一发现不仅是一次破纪录的观测成果,更可能重塑我们对早期宇宙演化的认知。该研究成果已发表于《天体物理学杂志通讯》,为天文学界带来了新的思考和探索方向。