科學家發現黑洞質量越大，「攝食」越少，幾十億倍於太陽質量的黑洞，迷一樣的存在
早期宇宙中存在大量超大質量黑洞，天文學家對此一直不明所以。
圖源：NAOJ
耶魯大學的理論天體物理學家Priyamvada Natarajan說，如果只是有一個或兩個這種既古老又巨大的黑洞，人們還可以把它們看成是「怪物」。
但到目前為止，天文學家已經發現了100多個超大質量黑洞，這些黑洞在宇宙9億5000萬歲之前就已經存在了。她說：「如此多的存在表明，它們不可能是怪物。人們必須對這些事情是如何發生的有一個合理的、規律性的解釋。」
圖源：F. PACUCCI ET AL
通常的假設是，這些黑洞不是生來就有那麼大，就是長得特別快。但最近的新發現開始挑戰這一理論，並可能迫使天文學家重新思考這些黑洞是如何生長的。
在現代宇宙中，黑洞通常產生於質量巨大的恆星的碰撞。它們在自己的重力作用於與它星碰撞，從而走到了生命的盡頭。他們通常開始時小於100個太陽的質量，而後開始長大，要麼是通過與另一個黑洞的合併，要麼是通過吸收周圍環境中的氣體。
這種氣體經常把自己組織成一個螺旋形的黑洞，通過摩擦將圓盤加熱到熾熱的溫度，產生了數十億光年的明亮輝光。這些以氣體為燃料的黑洞稱為類星體。類星體吃得越快，它的圓盤就越亮。
圖源：ROBIN DIENEL, COURTESY OF THE CARNEGIE INSTITUTION FOR SCIENCE
但是這種氣體發出的光也限制了黑洞的生長，明亮的圓盤光子會吸收新鮮物質，這決定了黑洞的生長速度。
天文學家們用一個被稱為愛丁頓比率的術語來描述黑洞的進食速度，測量黑洞的實際亮度，以及與此相關的黑洞成長速度。
天文學家用愛丁頓比率測量了早期宇宙中大約20個超大質量黑洞的。與現今宇宙中的類星體相比，它們吃的速度大約是現今黑洞的十分之一。
以這種進食速度，100個太陽質量的黑洞的類星體大約需要8億年的時間才能達到了十億個太陽的質量，這8億年還不包括最初的黑洞種子形成的時間。
圖源：M. WEISS/CXC/NASA
但韓國國立首爾大學物理學家Myungshin及其同事觀察到，吃得快的、挑剔的黑洞食客更明亮。一些早期的大黑洞是挑剔的、懶惰的「食客」，這就使它們的超級尺寸變得更加令人費解，可能會與早前的黑洞成長理論相悖。
所以該研究團隊刻意在2015年9月，在智利拉斯坎帕納斯天文台觀察、尋找暗淡遙遠的類星體進行觀測。
圖源：M. KORNMESSER/ESO
該研究小組2月9日在專業雜誌上發表報告稱，黑洞IMS j2204 + 0112，是一個有著十億太陽質量的黑洞，宇宙大約9億4000萬歲時便已存在。但依其攝食率，這個黑洞要到宇宙80億歲時，才有可能完全成熟。
Im說：「我們首次展示了在早期宇宙中存在著低愛丁頓比率的類星體。」
圖源：M. KORNMESSER/ESO
IMS j2204 + 0112是最慢食的類星體，但它並不孤單。德國馬克斯普朗克研究所的天文物理學家Chiara Mazzucchelli和他的同事在去年十一月份出版的天體物理學雜誌中報告他們發現了11個宇宙年齡小於8億歲的超大質量黑洞。
該小組報告說，平均來說，這些類星體重約16億2000萬太陽質量，但含量只為其大小的40%。最奇怪的是，該組中最大的黑洞HSC j1205-0000的攝食率最低，這個黑洞是太陽質量的47億倍，但含量只是其大小的6%。
本文根據外國媒體近期報道編寫。
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