在大吃特吃之后打个盹是我们很多人在圣诞节有幸遇到的困境。新的研究表明，数十亿年前，一些早期的黑洞在过度放纵之后也不得不小睡一会儿。
利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），天文学家发现了一个休眠的超大质量黑洞，它在宇宙大爆炸后仅存在8亿年。这个宇宙怪物在吃了一顿特别丰盛的星系气体和尘埃后昏倒了。
这个黑洞因其巨大的体积而与众不同。它的质量大约是太阳的4亿倍，是JWST在早期宇宙中观测到的最大的黑洞。这一发现发表在12月18日的《自然》杂志上，使超大质量黑洞在早期宇宙中如何如此迅速地变得如此巨大的谜团进一步复杂化。
这个超大质量黑洞的质量也很突出，因为当这些宇宙巨人通常在本地（和最近的）宇宙中被发现时，它们的质量约为宿主星系质量的0.1%。这个超大质量黑洞的质量相当于其宿主星系质量的40%左右。
科学家们预计，这样一个巨大的黑洞会贪婪地进食，从而不断增长。然而，这个黑洞正在以非常缓慢的速度吞噬气体，大约是这个大小的黑洞最大可能吸积极限的百分之一。
因为黑洞有被称为“事件视界”的外部边界，可以捕获光（以及通过它们的其他一切物质），如果它们不贪婪地喂养和照亮这些物质，它们往往是看不见的。
当它们被一个被称为吸积盘的扁平云团中的物质包围时，超大质量黑洞的引力影响会产生巨大的摩擦，从而导致这个宇宙储藏室发光。这种辐射使我们能够探测到超大质量黑洞。
然而，这个休眠的超大质量黑洞是不同的。这是因为它巨大的质量赋予了它巨大的引力影响，使它可见。
剑桥Kavli宇宙学研究所的研究小组负责人Ignas Juod?balis在一份声明中说：“尽管这个黑洞处于休眠状态，但它的巨大尺寸使我们有可能探测到它。”“它的休眠状态也使我们能够了解宿主星系的质量。
“早期宇宙设法产生了一些绝对的怪物，即使是在相对较小的星系中。”
自从JWST于2022年开始对宇宙进行观测以来，这台强大的仪器已经在宇宙的早期阶段发现了超大质量黑洞。
超大质量黑洞是宇宙中的巨人，其质量相当于数百万甚至数十亿个太阳。与大质量恒星坍缩时形成的恒星质量黑洞不同，超大质量黑洞被认为是通过随后更大质量黑洞的一系列合并以及来自宿主星系的稳定气体和尘埃而形成的。
这个过程被认为需要超过10亿年的时间来创造一个超大质量黑洞，即使是在这些巨大质量的较低尺度上。这意味着在我们138亿年历史的宇宙中发现一个超大质量黑洞是没有问题的。
然而，JWST在宇宙年龄小于10亿年的时候发现这些宇宙巨人，有时早在大爆炸后6亿年，这是有问题的。这个早期黑洞的巨大尺寸以及它甚至没有通过进食快速增长的事实使这个问题更加令人困惑。
“有可能黑洞‘生来就大’，这可以解释为什么JWST在早期宇宙中发现了巨大的黑洞，”团队成员、Kavli研究员罗伯托·马奥利诺说。“但另一种可能性是，他们会经历一段时间的过度活跃，然后是长时间的休眠。”
迈奥利诺和他的同事们通过对早期宇宙中超大质量黑洞的生长机制进行模拟，重新审视了这个问题。研究小组发现，最可能的解释是，黑洞可能会短暂地超过对吸积的限制。
这个进料上限被称为“爱丁顿极限”。它表明，任何贪婪地吸积的天体都会到达一个临界点，在这个临界点上，它所吸出的辐射会把物质推开，切断它的食物供应。
这个研究小组认为，早期的黑洞可能会经历大量的过度进食或“超级爱丁顿吸积”。在此期间，贪婪的黑洞会以超加速的速度增长。这将持续500万年到1000万年，之后黑洞将“小睡”1亿年。
迈奥利诺说：“用过度活跃的时期来解释一个休眠的黑洞听起来有点违反直觉，但这些短暂的爆发让它在大部分时间都处于休眠状态的同时迅速成长。”
这些黑洞的休眠期比超级爱丁顿吸积阶段长10到20倍，这意味着天文学家更有可能在午睡时而不是晚餐时捕捉到这些宇宙巨人。
这个巨大的休眠黑洞的发现是这个理论的一个突破。
这个巨大的早期黑洞可能只是冰山一角，研究小组怀疑早期宇宙可能充满了这些沉睡的巨人。不幸的是，这些怪物的休眠性质将使天文学家很难发现它们。
迈奥利诺总结道：“很可能绝大多数黑洞都处于休眠状态——我很惊讶我们发现了这个，但我很高兴我们能找到更多的黑洞。”
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詹姆斯·韦伯太空望远镜
