有史以來最亮類星體每天吞噬一個“太陽”

這個類星體亮度是太陽的 500 萬億倍,由於其令人難以置信的光度,天文學家 40 多年來一直未能發現它

Bright core of a distant galaxy illuminated by a supermassive black hole.

創紀錄類星體 J059-4351 的藝術家印象圖,這是一個遙遠星系的明亮核心,被一個超大質量黑洞照亮。這個黑洞的質量是太陽的 170 億倍,每天消耗相當於一個太陽質量的物質。

新發現的類星體真是一個破紀錄者。它不僅是有史以來最亮的類星體,而且也是有史以來觀測到的最亮的天文物體。它也由有史以來最飢餓和增長最快的黑洞提供動力——這個黑洞每天消耗相當於超過一個太陽質量的物質。

類星體 J0529-4351 距離地球非常遙遠,它的光需要 120 億年才能到達我們這裡,這意味著我們看到的是它在 138 億年曆史的宇宙剛滿 20 億年時的樣子。

據估計,類星體中心的超大質量黑洞的質量是太陽質量的 170 億到 190 億倍;每年,它吞噬或“吸積”相當於 370 個太陽質量的氣體和塵埃。這使得 J0529-4351 非常明亮,如果把它放在太陽旁邊,它將比我們明亮的恆星亮 500 萬億倍。


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“我們發現了迄今為止已知增長最快的黑洞。它的質量是太陽的 170 億倍,每天吞噬略多於一個太陽,”團隊負責人、澳大利亞國立大學天文學家克里斯蒂安·沃爾夫在一份宣告中說。“這使其成為已知宇宙中最發光的天體。”

J0529-4351 在 40 多年前的資料中被發現,但由於它太亮了,天文學家未能將其識別為類星體。

類星體是如何欺騙天文學家 44 年的

類星體是星系中心的區域,那裡有超大質量黑洞,周圍環繞著這些空洞所吞噬的氣體和塵埃。在這些活躍黑洞周圍的物質盤中,被稱為吸積盤的劇烈條件下,以及由物體巨大的引力產生的條件下,氣體和塵埃被加熱併發出明亮的光芒。

此外,這些盤中任何未被黑洞吸積的物質都會被引導到宇宙巨頭的兩極,在那裡,它以接近光速的速度噴射出粒子噴流,也產生強大的光。因此,這些活動星系核 (AGN) 區域中的類星體可以比周圍星系中數十億顆恆星的總光芒還要明亮。

但即使對於這些異常明亮的事件,J0529-4351 仍然脫穎而出。

J0529-4351 的光來自巨大的吸積盤,它為超大質量黑洞提供物質,團隊估計該吸積盤的直徑約為 7 光年。這意味著穿越這個吸積盤相當於在地球和太陽之間旅行約 45,000 次。

“令人驚訝的是,當我們已經知道大約一百萬個不太令人印象深刻的類星體時,它至今仍然不為人所知。它簡直就像一直盯著我們的臉,”團隊成員、澳大利亞國立大學科學家克里斯托弗·昂肯在宣告中說。

J0529-4351 最初是在施密特南方天區巡天中被發現的,該巡天可以追溯到 1980 年,但花了數十年時間才確認它首先是一個類星體。大型天文巡天提供瞭如此多的資料,以至於天文學家需要機器學習模型來分析它們並將類星體與其他天體區分開來。

這些模型也使用當前發現的物體進行訓練,這意味著它們可能會錯過像 J0529-4351 這樣具有特殊屬性的候選者。事實上,這個類星體非常明亮,以至於模型將其忽略了,認為它是一顆相對靠近地球的恆星。

這種錯誤分類在 2023 年被發現,當時天文學家意識到 J0529-4351 實際上是一個類星體,此前他們使用澳大利亞賽丁泉天文臺的 2.3 米望遠鏡觀察了該天體區域。

當位於智利北部阿塔卡瑪沙漠地區的甚大望遠鏡 (VLT) 上的 X-shooter 光譜儀儀器對 J0529-4351 進行後續觀測時,才發現了這個實際上是有史以來最亮的類星體的新發現。

天文學家對 J0529-4351 的研究尚未結束。

該團隊認為,這個類星體中心的超大質量黑洞正在接近愛丁頓極限附近進食,或者說,它發出的輻射應該會排斥氣體和塵埃,切斷這個黑洞的宇宙糧倉。

確認這一點需要進一步的詳細調查。然而,幸運的是,這個貪婪的超大質量黑洞是 VLT 上升級後的 GRAVITY + 儀器的完美目標,這將提高對明亮物體的高對比度精度。

J0529-4351 也將由即將到來的極大望遠鏡 (ELT) 進行研究,該望遠鏡目前正在阿塔卡瑪沙漠中建造。

然而,正是發現新奇和令人興奮事物的刺激推動著這個破紀錄發現背後的團隊領導者。

“就我個人而言,我只是喜歡追逐。每天有幾分鐘,我可以再次感覺像個孩子一樣,玩尋寶遊戲,現在我把我學到的一切都擺在桌面上,”沃爾夫總結道。

該團隊的研究於週一(2 月 19 日)發表在《自然·天文學》雜誌上。

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羅伯特·利是一位英國科學記者,他的文章曾在 Physics World、New Scientist、Astronomy Magazine、All About Space、Newsweek 和 ZME Science 上發表。他還為 Elsevier 和 European Journal of Physics 撰寫關於科學傳播的文章。羅伯擁有英國開放大學的物理學和天文學學士學位。在 Twitter 上關注他 @sciencef1rst。

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