质量相当于170亿个太阳不断增长的黑洞是天文学家观测到的最发光的天体

发表在《自然天文学》上的一项新研究描述了天文学家观测到的最发光的物体。它是一个质量为170亿个太阳的黑洞，每天吞噬的质量比太阳还多。

人们已经知道它几十年了，但由于它如此明亮，天文学家认为它一定是附近的一颗恒星。直到最近的观测才揭示了它的极端距离和亮度。

该物体被命名为J0529-4351。这个名字只是指它在天球上的坐标——一种将天空中的物体投影到球体内部的方法。它是一种称为类星体的物体。

类星体的物理性质最初是未知的。但在1963年，来自一颗名为3C273的类星体的可见光被分成了所有波长(称为光谱)。这表明它距离我们近20亿光年。

考虑到3C273对我们来说有多亮，以及它有多远，它一定非常发光——天文学中的一个术语，指的是物体在单位时间内发出的光量。唯一已知的如此极端亮度的能量来源是通过落入超大质量黑洞的物质。因此，类星体是宇宙中生长最活跃的黑洞。

能量源

超大质量黑洞通常位于星系的中心。与所有类星体一样，J0529-4351由从周围星系落入黑洞的物质(主要是过热的氢气和氦气)提供动力。

每天约有太阳质量一倍的物质落入这个黑洞。究竟如何将如此多的气体引入星系中心以增加黑洞的质量，这是天体物理学中尚未解答的问题。

在星系的中心，气体形成薄盘形状。薄盘中的粘度(对空间中物质流动的阻力)和摩擦的特性有助于将气体加热到数万摄氏度。当在紫外线和可见光波长下观察时，它的温度足以发光。我们可以从地球上观察到这种光芒。

J0529-4351的质量约为170亿个太阳，并不是已知质量最大的黑洞。位于阿贝尔1201星系团中心的一个天体相当于300亿个太阳。然而，我们需要记住，由于光在这个物体和地球之间的遥远距离上传播需要时间，所以我们在宇宙只有15亿年的时候就见证了它。它现在大约有137亿年的历史。

因此，在被观测到的宇宙年龄的很大一部分时间里，这个黑洞一定一直在以这种速度增长或吸积。作者认为黑洞的气体吸积正在接近物理定律规定的极限。更快的吸积会导致黑洞周围形成更明亮的气体盘，从而阻止更多物质落入黑洞。

发现的故事

J0529-4351已为人所知数十年，但尽管其气体吸积盘比我们太阳系大15,000倍，并且占据了自己的星系(可能接近银河系的大小)，但它距离我们如此遥远，在我们的望远镜中显示为单个光点。

这意味着很难将其与我们银河系中的数十亿颗恒星区分开来。要发现它实际上是一个遥远、强大的超大质量黑洞，需要一些更复杂的技术。首先，天文学家收集了红外波段中间的光(波长比我们能看到的波长长得多的光)。

在这些波长下，恒星和类星体看起来截然不同。为了证实这一观察结果，使用澳大利亚国立大学位于新南威尔士州赛丁斯普林天文台的2.3米望远镜拍摄了光谱(与类星体3C273的光谱非常相似)。

而且，与3C273一样，光谱揭示了该物体的性质以及它的距离——120亿光年。这凸显了它的亮度必须达到多么极端。

详细检查

尽管进行了这些测量，仍需要进行大量检查来确认类星体的真实光度。首先，天文学家需要确保光线没有被天空中距离地球较近的光源放大。就像眼镜或双筒望远镜中使用的透镜一样，星系可以充当透镜。它们的密度如此之大，以至于可以弯曲和放大在它们后面完美对齐的更远光源的光线。

来自欧洲航天局盖亚卫星的数据对J0529-4351的位置进行了极其精确的测量，用于确定J0529-4351确实是天空中的单个非透镜光源。欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜(VLT)设施拍摄的更详细的光谱支持了这一点。

J0529-4351很可能成为未来研究类星体和黑洞生长的非常重要的工具。黑洞的质量是一个基本属性，但很难直接测量，因为对于如此大而神秘的物体，没有一套标准的称重秤。

一种技术是测量黑洞对大云中绕其运行的更扩散气体的影响，称为“宽线区域”。这种气体通过宽的“发射线”显示在光谱中，这是由电子在电离气体中的特定能级之间跳跃引起的。

这些线的宽度与黑洞的质量直接相关，但对于J0529-4351等最亮的物体，这种关系的校准测试非常差。然而，由于J0529-4351的体积如此之大且如此明亮，因此可以通过VLT上安装的名为Gravity+的新仪器来观测J0529-4351。

该仪器将直接测量黑洞质量，并校准用于估计其他高光度物体质量的关系。