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翻译：王婧彧

校对：申振宇 杨宜修

审阅：李宜骅

好意思编：张荣娜

后台：胡永葳

原文连气儿：https://www.space.com/supermassive-black-hole-physics-big-bang

一个被发光气体和尘埃盘包围的超大质料黑洞

（图片起首：Emanuela Tortosa）

科学家发现的字据标明，在六合大爆炸发生后不到10亿年的时间内存在的黑洞，因其速即扩张至庞杂规模，可能违抗现时已知物理定律。这一发现可能惩处空间科学中最进攻的谜题之一：早期六合中的超大质料黑洞是要是何此快速地成长为短小精悍的？

终点于太阳质料数百万倍致使数十亿倍的超大质料黑洞存在于扫数大型星系的中心。它们被合计是通过一系列逐渐扩大的黑洞并吞合并，以及部分吸积周围物资而酿成的。这些“进食”的超大质料黑洞使周围的物资（位于称为“吸积盘”的扁平云中）发出亮堂的色泽，从而简略在极远的距离上被不雅察到。这些亮堂的天体被称为“类星体”，它们的亮度致使不错超越它们方位星系中扫数恒星光亮度的总数。

但是，超大质料黑洞达到“超大”情状的历程被合计需要超越10亿年的时间。这意味着，詹姆斯·韦布天外千里镜（JWST）发现的大爆炸后约莫5亿年存在的超大质料黑洞运转的类星体，对科学家们来说是一个庞杂的穷苦（致使不错说是“超大”的问题）。

为了惩处这一谜团，一组议论东说念主员诓骗XMM-Newton和钱德拉天外千里镜，用X射线光不雅测了21个迄今发现的最早类星体。他们发现，这些在“六合早晨”时间酿成的超大质料黑洞可能通过一系列蛮横的进食（或称“吸积”）历程速即增长到庞杂的质料。

这些发现最终可能确合计什么超大质料黑洞在早期六合中算作类星体存在。

“咱们的议论标明，酿成于六合头10亿年内的第一个类星体中心的超大质料黑洞，可能以相配快的速率增多质料，从而浮松了物理学的适度，”率领该议论的意大利国度天体物理议论所（INAF）科学家阿莱西亚·托尔托萨（Alessia Tortosa）在一份声明中说说念。

这些早期超大质料黑洞的快速“进食”之是以被合计违抗了物理定律，是因为一种称为“爱丁顿极限”的法律确认。

谜底在风中漂泊

爱丁顿极限法则，关于任安在天外中吸积物资的天体，当其发光达到一个最大值时，光的辐射压力将超越引力，从而迫使物资辩认，进而罢手吸积物资。

换句话说，一个快速“进食”的黑洞应该在其周围产生十分强的光，从而堵截我方的食品起首并罢手滋长。

但是，这组议论团队的发现标明，爱丁顿极限是不错突破的，超大质料黑洞可能参加一种“超爱丁顿吸积”阶段。字据来自这些类星体辐射的X射线光谱形势与其吹出的强劲物资风速之间的接洽——这些风速可达到每秒数千公里。

一幅插图展示了从早期超大质料黑洞中流出的强劲物资风

（图片起首：Roberto Molar Candanosa/约翰霍普金斯大学）

这一接洽标明，从类星体中吹出的风速与连合中心黑洞的X射线辐射气体的温度之间存在关系。顽劣量X射线类星体（气体较冷）的风速似乎较快，而高能量X射线类星体的风速则较慢。

由于连合黑洞的气体温度与其吸积物资的机制关联，这一情况标明超大质料黑洞可能阅历了一种超爱丁顿阶段，在此时刻它们蛮横地进食并快速增长。这可能确认了超大质料黑洞如安在六合未满10亿年时便已存在。

“X射线辐射和风速之间的这种接洽的发现，关于分解这些大型黑洞如安在如斯短的时间内酿成至关首要，这也为惩处当代天体物理学最大谜题之一提供了具体印迹，”托尔托萨说说念。

议论团队使用的XMM-Newton数据是2021年至2023年间算作XMM-Newton多年遗产计算的一部分麇集的，该计算由INAF议论员卢卡·扎帕科斯塔（Luca Zappacosta）提示。数据同期亦然HYPERION项观点一部分，该名堂旨在议论六合早晨时间的超亮类星体。

“在HYPERION计算中，咱们专注于两个关键身分：一方面是对所不雅测类星体的仔细选定，挑选出那些辘集了最大可能质料的‘巨东说念主’，另一方面是对它们X射线特质的潜入议论，这在六合早晨时间从未曾试过议论如斯多的天体，” 扎帕科斯塔在声明中说说念。

“咱们赢得的末端如实出乎预感，况且齐指向一种超爱丁顿型的黑洞增长机制。我会说，这的确中了头彩！”

这项议论后果已于周三（11月20日）发表在《天文与天体物理》（A&A）期刊上。

拖累裁剪：杨伯顺

牧夫新媒体裁剪部

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微信公众号：astronomycn

黑洞及吸积盘

图片起首： NASA GSFC/J. Schnittman

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