此刻，一个诞生于宇宙早期的大质量黑洞正在做一件令人震惊的、感同身受的事情：在暴饮暴食后长时间休眠。在一项新研究中，研究人员观察到这个黑洞处于休眠状态，它在吞噬物质并经历了一段旋风般的增长期后进入了沉睡。虽然它的沉睡平淡无奇，但可能会为黑洞的诞生和成长提供答案。
一篇最近发表的《自然》研究提出了一种关于黑洞的更新观点，该研究由剑桥大学领导的一个国际天文学家团队通过詹姆斯·韦伯太空望远镜进行了发现。这项研究中的黑洞起源于大爆炸后8亿年，即宇宙演化的早期。
是什么让黑洞进入休眠状态？
研究团队发现，这个黑洞也因其惊人的大小而显得有些异常，因为它约占其宿主星系总质量的40%。而局部宇宙中的大多数黑洞仅占其宿主星系质量的0.1%。
然而，这个原始黑洞目前并没有与之巨大体量相匹配的旺盛食欲。目前，它吸收气体以增长的速度仅约为其理论最大食量限制的100倍以下。这种缺乏持续增长的状态使其进入了休眠期。
黑洞通常无法直接观测，而是通过其吸积盘来观测，吸积盘是由炽热的气体和尘埃组成的结构，会发出明亮的光芒。当它们不活跃增长时，它们的光度会降低，因此更难被发现。然而，研究人员之所以注意到这个休眠黑洞，是因为它巨大的体积。
剑桥卡夫利宇宙学研究所的该研究主要作者伊格纳斯·尤奥德兹巴利斯在一份声明中说：“尽管这个黑洞处于休眠状态，但它巨大的尺寸使我们能够探测到它。” “它的休眠状态也让我们了解了宿主星系的质量。早期宇宙即使在相对较小的星系中也成功地产生了一些绝对的怪物。”
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解释黑洞的饥饿
看到它正在休眠，研究人员不禁要问，如此规模和年龄的黑洞是如何形成的。
通常，黑洞是由坍缩的恒星形成的，并通过吸积物质而增长，直到达到一个最大限制，即爱丁顿极限，该极限在辐射压力和黑洞的引力之间达到平衡。但这并不能解释这个巨大、休眠的黑洞如何膨胀到目前的尺寸。
这项新研究提出的最合理的答案是，黑洞可能会经历超活跃的爆发性增长，然后是长时间的休眠。
通过计算机模拟来理解黑洞的增长，他们发现它很可能在短时间内超过了爱丁顿极限，然后进入不活跃状态。研究人员表示，像这样的黑洞可能会进食500万到1000万年，然后休眠大约1亿年。2024年11月，《自然天文学》杂志上的一项独立研究揭示了一个在大爆炸后15亿年形成的黑洞，它也同样超过了爱丁顿极限——这再次表明早期宇宙中的黑洞可能以极快的速度吞噬物质。
卡夫利研究所和剑桥卡文迪什实验室的天体物理学家罗伯托·马约利诺在新闻稿中说：“用超活跃期来解释一个休眠黑洞听起来有悖常理，但这些短暂的爆发使其能够快速成长，而大部分时间都在休眠。”
尽管休眠黑洞由于其低光度而难以观测，但研究人员坚信宇宙中存在更多这样的黑洞，等待被发现。随着这种快速增长和长期休眠的模式，黑洞发展方式的看法可能会发生重大转变。
“很可能绝大多数黑洞都处于这种休眠状态——我很惊讶我们找到了这个，但我很高兴地想到我们还能找到更多，”马约利诺说。
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自然杂志。早期宇宙中一个休眠的超大质量黑洞
美国宇航局。黑洞：看见看不见的东西！
IFLScience。发现黑洞吞噬物质的速度是爱丁顿极限的40倍
