天文学家首次在遥远宇宙的一个古老星系中，发现了三个活跃的超大质量黑洞。它们的质量从大约60万个太阳质量到大约8000万个太阳质量不等。这项发现为了解宇宙早期阶段巨大黑洞的形成和相互作用，提供了一个难得的线索。
由马克斯·普朗克地外物理研究所（MPE）领导的一个国际天文学家团队，在星系J0148-4214中发现了三个正在活跃吸积的超大质量黑洞。这些黑洞周围环绕着旋转的“吸积盘”，物质正不断落入其中。
该星系距离地球超过125亿光年，意味着它的光传播到地球大约花了125亿年。因此，现在人们看到的星系其实是它在宇宙大爆炸后约12亿年时的样子。
宇宙一直在膨胀，该星系离我们越来越远，它发出的光在穿越宇宙、抵达地球的过程中，波长会被拉长，产生所谓的红移。天文学家通过测定其红移值，确定了它惊人的遥远距离。
“这是第一次发现，在遥远宇宙的单一星系中存在着三个活跃黑洞”，该研究的主要作者HannahÜbler表示，“这表明早期宇宙中的某些过程，能够将大质量黑洞聚在一起，这为将来可能通过重力波天文台探测到的大质量黑洞合并事件奠定了基础。”
天文学家认为，在宇宙早期，星系彼此靠近并最终合并，在这个过程中，星系中的黑洞也发生了合并，并在合并后的星系中形成了更大质量的黑洞。
三个黑洞质量差异显著
这三个黑洞的大小差异巨大。根据研究人员的计算，它们的质量分别约为太阳的60万倍、200万倍和8000万倍。
令人惊讶的是，最大的黑洞并非吞噬物质最凶猛的那个，而是那个质量约为60万个太阳的小黑洞，它吸收物质的速度快得多，事实上，估计它的吞噬速度甚至超过了黑洞成长基本模型预测的最大值（爱丁顿极限）。
黑洞吞噬物质时，周围的物质会释放辐射。辐射产生的向外推力，可能抵销引力向内拉的作用。当这种向外的辐射压力与引力达到平衡时，就形成了理论上常用的吸积率参考上限，即爱丁顿极限。
酝酿中的黑洞合并
三个黑洞中，两个黑洞位于该星系中心附近，距离中心仅620光年。第三个黑洞则远得多，距离中心约5500光年。
天文学家预计，该星系中心附近的两个黑洞，可能将在未来几亿年内碰撞合并，从而产生一个更大质量的黑洞。这表明，黑洞合并可能是早期宇宙中黑洞快速增长的另一条途径。
第三个黑洞带来了谜题。它位于星系中心之外很远的地方，可能是早期黑洞合并后被强大的引力反冲推向外缘的残余。当合并中的黑洞不均匀地发射重力波时，就会发生这种反冲，将合并后的黑洞推向相反的方向。另一种可能性是，第三个黑洞正逐渐向星系中心移动，最终可能会与其它两个黑洞相互作用。
黑洞是宇宙中一种引力极其强大的天体，强大到一定范围内连光都无法逃脱。因此人们看不见黑洞。研究人员通过分析氢气发出的光中独特的模式，识别出了这三个黑洞。
这项研究结果表明，宇宙中其它遥远星系可能包含多个尚未被侦测到的正在成长的黑洞。发现更多这类隐藏系统有助于科学家重建黑洞合并的历史，并更好地理解宇宙早期是如何产生最大质量的黑洞的。
图片来源：MPE（AI生成）
