天文学家发现一个“贪吃”黑洞，吞噬物质的速度快得离谱

超大质量黑洞的质量是太阳的数百万至数十亿倍，位于大多数星系的中心。它们通过吸入周围气体来增大体积。当这些物质螺旋向内运动时，会形成旋转的吸积盘，并能为一个被称为冕（X射线的关键来源）的极热等离子体致密区域提供能量。在某些情况下，该系统还会产生在射电波段明亮发光的窄喷流。当黑洞积极吸积物质且极其明亮时，它们被称为类星体。一个主要的未解问题是，这些巨型天体中的一部分在宇宙历史早期是如何变得如此巨大的。

突破黑洞增长极限
关于早期快速增长的一种假说解释是超爱丁顿吸积。在标准条件下，下落物质释放的辐射向外推，限制了黑洞的增长速度。这个理论上限被称为爱丁顿极限。然而，某些极端环境可能允许黑洞在短时间内超过这个极限，导致质量迅速增加。

为了研究这种增长是否发生在早期宇宙，研究人员使用了Subaru望远镜的近红外光谱仪（MOIRCS）。通过追踪类星体附近气体的运动并分析Mg II（2800 Å）发射线，他们估算了黑洞的质量。结果显示，一个存在于约120亿年前的超大质量黑洞，根据X射线测量，其吸积物质的速率约为爱丁顿极限的13倍。

一个超乎预期的类星体
这个天体的特别之处在于它在不同波长光下的表现。许多理论模型预测，在超爱丁顿增长期间，吸积流内部结构的变化会削弱X射线发射并抑制喷流活动。然而，这个类星体却同时保持着明亮的X射线和强烈的射电辐射。研究结果表明，这个黑洞在以极端速度增长的同时，仍维持着活跃的冕和强大的喷流。这种不寻常的组合表明，当前模型尚未完全解释其中的物理过程。

研究团队认为，这个类星体可能是在一个短暂的过渡时期被观测到的，可能是在突然涌入大量气体之后。在这种情况下，可用物质的快速增加使黑洞进入超爱丁顿状态。在有限的时间内，发射X射线的冕和射电喷流都保持高度活跃，之后系统逐渐稳定到更典型的增长模式。

如果这种解释正确，该天体为研究早期宇宙中黑洞增长随时间的变化提供了难得的机会，这是解释超大质量黑洞如何快速形成的重要一步。

对星系演化的意义
强烈的射电信号表明，喷流携带的能量足以影响其周围环境。这样的喷流可以加热或扰乱宿主星系内的气体，可能影响恒星形成，并塑造星系与其中心黑洞共同演化的方式。超爱丁顿增长与喷流驱动的反馈之间的关系仍未被充分理解，这个类星体为测试新观点提供了宝贵的参考。

第一作者樱井咲子（早稻田大学）表示：“这一发现可能使我们更接近理解超大质量黑洞在早期宇宙中如何快速形成。我们希望研究是什么为异常强烈的X射线和射电辐射提供能量，以及类似的天体是否隐藏在调查数据中。”

该研究结果以樱井等人的《在z=3.4处发现一个X射线明亮的射电噪类星体：可能的过渡超爱丁顿阶段》为题，于2026年1月21日发表在《天体物理学杂志》上。

这项研究得到了科学研究费补助金（编号25K01043、23K13154、22H00157）、JST FOREST计划（JPMJFR2466）以及稻盛基金会研究 grant 的支持。

Subaru望远镜是由日本国立自然科学研究院国立天文台运营的大型光学-红外天文台，得到了文部科学省大型科学前沿推进项目的支持。研究团队承认并尊重夏威夷莫纳克亚山的文化、历史和自然意义，这些观测正是从那里进行的。