在宇宙深处,距离地球约50亿光年的地方,存在一个黑洞,它可能是迄今发现的质量最大的黑洞 。
据最新测量,星系SDSS J1148 + 1930中藏着一个庞然大物,其质量约为太阳的363亿倍。这使得该黑洞的质量非常接近理论上的上限。作为对比,银河系中心黑洞的质量仅为430万倍太阳质量 。
这个新发现的黑洞已不能再归为超大质量黑洞类别,它是一个特大质量黑洞 。
英国朴茨茅斯大学的天体物理学家托马斯·科利特表示:“这是有史以来发现的质量最大的10个黑洞之一,很有可能是最大的 。”
“其他大多数黑洞质量的测量是间接的,不确定性较大,所以我们并不确定哪个黑洞最大。然而,由于我们的新方法,我们对这个黑洞的质量有了更大的确定性 。”
一般认为,超大质量黑洞,质量大于约100万倍太阳质量,潜伏在每个标准星系的中心,是星系中其他一切围绕旋转的引力枢纽 。
理论上,黑洞的质量增长没有限制。但实际上,诸如增长速度等其他限制因素表明,在当前宇宙138亿年的寿命内,黑洞能够达到的最大质量约为500亿倍太阳质量 。
然而,测试这些上限的唯一方法是找到相关的黑洞。这就引出了地球天空中一个迷人的特征——宇宙马蹄。这是一个围绕着中心发光团块弯曲的马蹄形光带,是一种罕见的宇宙排列——引力透镜的结果 。
这两个组成部分,光带和团块,处于同一条视线,只是距离不同。团块实际上是一个质量极大的星系,其引力场扭曲并放大了来自更遥远光源的光线,从而形成了光带 。
通过这种方式放大的遥远恒星和星系,我们可以了解很多信息。在这种情况下,由巴西南里奥格兰德联邦大学的卡洛斯·梅洛 – 卡内罗领导的一组天文学家,在前景团块中发现了这个惊人的黑洞 。
梅洛 – 卡内罗说:“这个发现是针对一个‘休眠’黑洞——在观测时它没有积极吸积物质。它的探测完全依赖于其巨大的引力以及对周围环境的影响 。”
在一个引力透镜系统中,透镜的程度揭示了引力场的强度,而这与前景物体的质量相关。由于超大质量黑洞的质量与它们所在星系的质量成正比,这是计算星系中心黑洞质量的一种方法 。
另一种确定静止黑洞质量的工具涉及恒星运动学——恒星和其他物质旋转的方式。例如,对围绕银河系中心轨道的长期观测,证实了其中黑洞的存在并提供了其质量的..
宇宙马蹄于2007年被发现。从那时起的间隔观测让研究人员能够确定星系中心的运动情况。结合对更遥远星系径向弧的分析,研究人员称结果给出了非常可靠的测量 。
虽然也探测到了质量更大的黑洞,但测量结果可能不太确定。TON – 618就是一个著名的例子。它的质量最初被认为约为660亿倍太阳质量,但在2019年根据星系运动学修正为约400亿倍太阳质量 。
然而,SDSS J1148 + 1930更令人兴奋的是,它是一个所谓的化石星系。这是一个巨大的星系团,曾经是一个星系群。研究人员认为,随着时间的推移,星系群中的星系——每个星系中心都有一个超大质量黑洞——合并了,它们的黑洞最终也合并成一个360亿倍太阳质量的大黑洞 。
这是关于宇宙众多未解之谜之一的重大线索:超大质量黑洞是如何变得如此巨大的 。
科利特说,在宇宙马蹄中,“我们看到的是星系形成的最终状态和黑洞形成的最终状态 。”
这项发现已发表在《皇家天文学会月刊》上 。

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