天文学家使用詹姆斯韦伯太空望远镜 （JWST） 重新访问了一个被误解的黑洞，该黑洞被认为以比理论极限快 40 倍的速度吞噬物质。事实证明，灰尘可能掩盖了真相。
一个被尘埃包围的超大质量黑洞的插图。 （图片来源：ESA）
詹姆斯·韦伯太空望远镜 （JWST） 的观测显示，一个看似违背物理学的“快速进食”黑洞实际上是相当普通的。
2024 年 11 月，使用 JWST 的天文学家报告说，他们发现了一个来自早期宇宙的黑洞，它似乎以比理论上可能的速度快 40 倍的速度吞噬物质。这个名为 LID-568 的黑洞是在宇宙大爆炸后仅 15 亿年就被观察到的——在宇宙历史上，它变得如此巨大还为时过早。
然而，新的研究表明，这种过高的进食率可能被高估了。在重新审视了 JWST 对“破纪录”黑洞的观测后，天文学家证实它毕竟不是极端的。研究人员发现，事实上，厚重的尘埃掩盖了黑洞，导致计算错误。
在吸积黑洞中，下落的物质被压缩和加热，使其发出高能辐射，例如 X 射线，将物质推开。黑洞可以消耗的物质量受爱丁顿极限控制，该极限定义了向外辐射压力平衡黑洞引力的最大光度。这个极限直接取决于黑洞的质量——质量越高，爱丁顿极限就越高。
当辐射压力变得足够高以压倒引力时，黑洞会停止吸积物质，从而限制它的亮度。然而，在某些条件下，黑洞可以继续吸积超过这个极限的物质——这个过程被称为超级爱丁顿吸积。
去年的观测表明，LID-568 正在经历比预期大近 40 倍的超级爱丁顿吸积。LID-568 在大爆炸后仅存在 15 亿年——这不足以让这个黑洞长得这么大。因此，天文学家推测，如此快速的超级爱丁顿吸积可以为早期宇宙中质量高得难以想象的超大质量黑洞的形成提供令人信服的解释。
但在 4 月 4 日发表在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal） 上的这项新研究中，天文学家发现 LID-568 的摄食速度与爱丁顿极限一致——而这个错误是由尘埃引起的。
詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外传感器具有独特的能力，能够透过浓密的宇宙尘埃云进行窥视（NASA / dima_zel）
留在尘埃中最初对黑洞饥饿度的误判是因为尘埃吸收和散射光，这会显着使从黑洞到达我们的光变暗。
“对于像 LID-568 这样被严重尘埃遮挡的物体，正确纠正尘埃消光非常重要，”该研究的合著者、首尔国立大学天文研究中心主任 Myungshin Im 在一封电子邮件中告诉 Live Science。如果这种影响没有得到适当的解释，它可能会导致黑洞质量的计算不准确，这反过来又会影响与之相关的爱丁顿极限。
Im 解释说，在该团队的研究中，研究人员使用来自周围气体的红外光测量了黑洞的质量。红外辐射受尘埃的影响比光小得多，光在之前的研究中用于黑洞质量测量。
这种不同的方法使他们能够计算出黑洞的质量略低于 10 亿个太阳质量——大约是之前估计的 40 倍。使用这个修正后的黑洞质量，重新计算了爱丁顿光度。总体而言，观察到的光度与爱丁顿极限非常匹配。因此，该团队得出结论，黑洞在被观测到时并不处于超级爱丁顿阶段。它只是被尘土笼罩。
因此，LID-568 目前的摄食习惯不能归因于超大质量黑洞的增长，Im 说。天文学家在遥远星系的情况下已经意识到这个问题，并且通常在他们的测量中对尘埃消光进行校正。
然而，对于“活跃的星系核”（AGN）——在其中心包含主动馈源的黑洞，这些黑洞主导着 AGN 的亮度，并被复杂的尘埃环境所包围——“尘埃消光校正尚未得到彻底应用，”Im 说。这意味着其他黑洞的质量可能测量错误，导致对其特性的误解。该团队在他们的论文中解释说，该团队的方法可能会导致更好地了解一类被称为“小红点”的新型星系中被尘埃遮蔽的黑洞，这些黑洞是最近通过 JWST 观测发现的。
