天文学家已确定一个超大质量黑洞，这可能是迄今为止测量到的最大的黑洞，它隐藏在一个被称为“宇宙马蹄铁”的遥远星系中。
这个庞然大物重量约为360亿个太阳，对空间产生了强烈的扭曲，以至于背景星系发出的光线弯曲成了一个完美的爱因斯坦环。
破纪录的宇宙巨物
天文学家已经确定了可能是迄今为止发现的质量最大的黑洞。
这个庞然大物的体积已接近宇宙中可能存在的天体的体积上限，其质量约为银河系中心黑洞的10000倍。
它位于已知最大的星系之一——宇宙马蹄星系中。这个巨大的星系对时空产生了强烈的弯曲作用，导致它扭曲了来自更遥远星系的光线，从而形成了马蹄形结构，这种结构被称为爱因斯坦环。
根据 8 月 7 日发表在《皇家天文学会月刊》上的一项研究，该黑洞的质量估计是我们太阳的惊人的 360 亿倍。
测量超大质量之谜
天文学家认为，每个星系的核心都有一个超大质量黑洞，而最大的星系中甚至拥有更大的黑洞，即超大质量黑洞。
朴茨茅斯大学的研究员托马斯·科莱特 (Thomas Collett) 教授表示：“这是迄今为止发现的最大的十个黑洞之一，也很可能是其中最大的一个。”
“大多数其他黑洞质量的测量都是间接的，存在相当大的不确定性，因此我们确实无法确定哪个黑洞最大。然而，得益于我们的新方法，我们对该黑洞质量有了更多的把握。”
运用新技术解锁大众市场
研究人员利用引力透镜效应和恒星动力学（研究星系内恒星的运动以及恒星围绕黑洞运动的速度和方式）的结合，探测到了宇宙马蹄形黑洞。
后者被认为是测量黑洞质量的金标准，但在附近宇宙之外的地方并不真正适用，因为在天空中，星系看起来太小，无法分辨出超大质量或极超大质量黑洞所在的区域。
科莱特教授表示，加入引力透镜效应有助于研究团队“向宇宙更深处探索”。
“我们发现了黑洞的两种影响——一是当光线经过黑洞时，黑洞会改变光线的路径；二是它导致其宿主星系内部区域的恒星移动速度极快（接近400公里/秒）。
“通过结合这两项测量数据，我们可以完全确信这个黑洞是真实存在的。”
一位沉默却强有力的巨人
该研究的主要研究者、巴西南里奥格兰德联邦大学 (UFRGS) 的博士生卡洛斯·梅洛补充道：“这一发现针对的是一个‘休眠’黑洞——即在观测期间并未主动吸积物质的黑洞。
“其探测完全依赖于它巨大的引力及其对周围环境产生的影响。
“尤为令人兴奋的是，该方法使我们能够探测和测量整个宇宙中这些隐匿的超大质量黑洞的质量，即使它们完全静默无声。”
测量遥远而沉寂之物
宇宙马蹄形黑洞距离地球十分遥远，约有50亿光年之遥。
梅洛（Melo）说：“通常情况下，对于此类遥远的星系，只有在黑洞活跃时，才有可能测量其质量。但基于吸积作用的估算往往存在很大不确定性。
“我们的方法是将强引力透镜与恒星动力学相结合，即使是对这些遥远的星系，也能进行更直接、更可靠的测量。”
黑洞与星系演化
这一发现意义重大，因为它将帮助天文学家理解超大质量黑洞与其宿主星系之间的联系。
科莱特教授补充道：“我们认为这两者的规模密切相关，因为星系在增长时，会将物质输送到中心的黑洞。
“部分物质会形成黑洞，但大部分会以一种叫做类星体的异常明亮的光源的形式被释放出去。这些类星体会向其宿主星系释放巨大能量，阻止气体云凝结成新的恒星。”
我们所在的银河系——银河系内有一个质量为400万个太阳的黑洞。目前，它的增长速度还不足以像类星体那样释放出巨大的能量，但我们知道它过去是可以的，也许将来也可以。
研究人员表示，仙女座星系和我们的银河系正在一起移动，预计将在大约45亿年后合并，而这也是我们的超大质量黑洞最有可能再次成为类星体的时间。
星系和黑洞的终结状态
宇宙马蹄铁星系一个有趣的特点是，其主体星系是一个所谓的化石星系团。
化石星系团是宇宙中质量最大的引力束缚结构的最终状态，当它们坍缩成一个没有明亮伴星系的极端质量星系时，便会产生这种结构。
科莱特教授说：“原先伴星系中的所有超大质量黑洞很可能也已经合并，形成了我们所探测到的这个超大质量黑洞。”
“所以我们正在见证星系形成的最终状态和黑洞形成的最终状态。”
一次幸运的暗物质研究歧途
宇宙马蹄铁黑洞的发现可以说是歪打正着。当时，研究人员正在研究该星系的暗物质分布，试图更多了解这种神秘假设物质。
既然他们已经证实新方法适用于黑洞，他们希望利用欧洲航天局尤里西斯号太空望远镜的数据来探测更多的超大质量黑洞及其宿主星系，从而帮助理解黑洞如何阻止星系形成恒星。
参考文献：卡洛斯·R·梅洛-卡内罗、托马斯·E·科莱特、林赛·J·奥尔德姆、沃尔夫冈·恩齐、克里斯蒂娜·弗尔兰内托、安娜·L·奇耶斯-桑托斯和田莉于2025年8月7日在《皇家天文学会月刊》上发表的“揭开宇宙马蹄形引力透镜中心一个质量为360亿太阳质量的黑洞的面纱”。DOI：10.1093/mnras/staf1036
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