钱德拉天文台观测发现，遥远类星体中的黑洞，其增长速度超越了常规极限。这一发现或许能解释首批超大质量黑洞是如何形成的。

天文学家发现了一个以有史以来观测到的最快速度增长的黑洞。这一发现是借助美国国家航空航天局（NASA）的钱德拉X射线天文台得出的，或有助于阐明某些黑洞何以能在大爆炸之后相对较短的时间内就获得如此巨大的质量。

这个特殊的黑洞质量约为太阳的十亿倍，距离地球约128亿光年。正因如此遥远，天文学家观测到的，是它在宇宙诞生仅9.2亿年时的模样。在宇宙诞生的头十亿年里，它所释放的X射线比已探测到的任何其他黑洞都要多。

类星体RACS J0320-35及其非同寻常的增长

黑洞为科学家所定义的类星体提供能量，这类星体是极为明亮的天体，其光芒胜过整个星系。它那非凡的亮度源自环绕并坠入黑洞的大量物质。

尽管两年前同一研究团队便已首次发现该类星体，但2023年钱德拉望远镜的最新观测结果揭示了RACS J0320-35的独特之处。X射线观测数据显示，其黑洞的增长速度远超此类天体的常规预期阈值。

“看到这个黑洞在迅猛扩张，着实令人震惊，”马萨诸塞州剑桥市哈佛-史密松天体物理中心负责此项研究的卢卡·伊吉纳说道。

理解爱丁顿极限

当物质被黑洞吸引时，会因受热而在包括X射线和可见光在内的广泛波长范围内释放出强大的辐射。这种辐射会反向推挤正在坠入的物质。一旦物质流入量达到特定阈值，辐射产生的向外压力便会与黑洞的引力相抗衡，阻止物质更快地坠入。这一上限被称为爱丁顿极限。

研究人员提出，若黑洞的增长速率低于此极限值，那么要像RACS J0320-35那样，在大爆炸后的首个十亿年内达到十亿倍太阳质量，其诞生时的初始质量至少需达到一万个太阳。如此巨大的黑洞在诞生之初，可能源于一场不同寻常的天文事件：即一个由极少量比氦重的元素构成的巨大气体云发生坍缩，而这样的条件被认为极为罕见。

可能的起源与增长情景

若RACS J0320-35确实以极高的速率增长——据估算，其增长速率达到了爱丁顿极限的2.4倍，且已持续了相当长的一段时间，那么其黑洞最初或许是以一种更为常见的方式形成的，即由一颗大质量恒星坍缩而成，其质量不足百倍于太阳。

意大利国家天文研究所布雷拉天文台联合作者阿尔贝托·莫雷蒂（Alberto Moretti）表示：“通过了解黑洞的质量并计算出其增长速度，我们能够回溯推算出它在诞生时可能的质量规模。基于这一计算结果，我们现在可以检验关于黑洞诞生方式的不同假说。”

为探究该黑洞的增长速度（每年吞噬相当于300至3000个太阳的物质），研究人员将理论模型与钱德拉X射线天文台捕捉的X射线特征（即能谱，可显示不同能量下的X射线强度）进行了比对。他们发现，钱德拉观测到的能谱特征与超越爱丁顿极限的黑洞增长模型预测高度吻合。光学与红外波段的数据亦进一步佐证了这一解读——该黑洞的质量增长速率确已突破爱丁顿极限的阈值。

洞悉宇宙奥秘

“宇宙是如何孕育出第一代黑洞的？”同样来自天体物理学中心的合著者托马斯·康纳（Thomas Connor）说道，“这仍是天体物理学领域最重大的谜题之一，而此次发现的这一天体，正引领我们一步步揭开答案。”

这一研究结果所揭示的另一项科学谜团，涉及从某些黑洞中以接近光速的速度喷射而出的粒子射流成因，RACS J0320-35星系便观测到了此类现象。对于类星体而言，这种射流极为罕见，这或许意味着黑洞的快速生长以某种方式促成了这些射流的产生。

这颗类星体先前是在一项射电望远镜普查中被发现的，该普查借助了澳大利亚平方公里阵列探路者望远镜，并结合了来自暗能量相机的光学数据——这一仪器安装在智利托洛洛山美洲际天文台的维克托·M·布兰科4米望远镜上。而为了测定RACS J0320-35的精确距离，则使用了位于智利帕冲山的美国国家科学基金会国家光学红外天文研究实验室的双子座南望远镜。

参考文献：《对红移z = 6.13处一射电噪类星体可能存在的超爱丁顿吸积的X射线研究》，作者：卢卡·伊吉纳、亚历山德罗·卡恰尼加、托马斯·康纳、阿尔贝托·莫雷蒂、法比奥·帕库奇、科马克·雷诺兹、若泽·阿丰索、布鲁诺·阿尔西奥利、西尔维娅·贝拉迪塔、杰斯·W·布罗德里克、达尼埃莱·达拉卡萨、罗伯托·德拉切卡、弗朗切斯科·哈特、埃里尼·兰布里德斯、詹姆斯·K·梁、亚历山德罗·卢皮、伊斯雷尔·马图特、法比奥·里加蒙蒂、保拉·塞韦尔尼尼、尼克·西摩、法布里齐奥·塔韦基奥、克里斯蒂安·维尼亚利，2025年9月8日，发表于《天体物理学杂志快报》。 DOI：10.3847/2041-8213/aded0a

位于阿拉巴马州亨茨维尔的美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心负责钱德拉项目的管理工作。史密森天体物理观测台的钱德拉X射线中心在剑桥市负责科学运作，在马萨诸塞州伯灵顿市负责飞行操作。