在遙遠的宇宙深處，天文學家發現了一個似乎打破了黑洞生長速率常規的天體，名為 RACS J0320-35。這個黑洞距離我們約 128 億光年，這意味著我們觀察到它的光線在大爆炸後僅僅 9.2 億年時就已經抵達地球。令人驚訝的是，即使在宇宙的早期時期，這個黑洞的質量已經達到大約 10 億倍太陽的質量，並且它在 X 射線的亮度超過宇宙中其他任何一個在前 10 億年內發現的黑洞。
這些事實揭示了一個令人意外的故事。RACS J0320-35 似乎以遠超過理論極限的速度吞噬物質。「看到這個黑洞以如此驚人的速度增長，讓人感到有些震驚，」該研究的作者 Luca Ighina 表示。這項研究最初是從一個明亮、遙遠的天體 RACS J0320-35 開始的，這個天體最早是在使用澳洲平方公里陣列先鋒（ASKAP）進行的大規模無線電調查中被標記出來的。隨後，通過智利的望遠鏡進行的觀察，包括黑暗能量相機和雙子南望遠鏡，確認了它的距離，並揭示這是一個類星體，即一個由超大質量黑洞驅動的星系，吞噬氣體並發出比整個星系還要明亮的光。
然而，直到 2023 年 Chandra 的 X 射線觀測，天文學家才意識到這個類星體的不同之處。當物質落入黑洞時，它會升溫並發出光線，包括強大的 X 射線。通常，這一過程受到一個稱為愛丁頓極限的限制，這是一個平衡點，當輻射的向外推動力阻止更多物質進入時，就會形成這一極限。可以將這看作是黑洞增長速度的自然上限。然而，數據顯示 RACS J0320-35 正在打破這一宇宙速度上限。該黑洞的增長速率約為愛丁頓極限的 2.4 倍，這意味著它每年消耗的物質相當於 300 到 3,000 顆太陽的質量。這是宇宙早期 10 億年內所觀察到的最快黑洞增長速率。
在此之前，天文學家認為早期黑洞要達到 10 億太陽的質量，唯一的途徑是它們從巨大的純淨氣體雲直接坍縮而來，質量大約是 10,000 倍太陽。然而，如果 RACS J0320-35 確實以這樣極端的速度長期進食，那麼它可能從質量低於 100 顆太陽的較小黑洞開始，就像是由大質量恆星死亡形成的黑洞。這將為解釋這些宇宙巨人的形成提供新的思路。研究的作者之一、意大利 INAF-Osservatorio Astronomico di Brera 的研究員 Alberto Moretti 表示，「通過知道黑洞的質量並計算它的增長速度，我們可以反推估計它出生時可能的質量。利用這一計算，我們現在可以測試不同的黑洞誕生理論。」
此外，這個類星體還產生了以接近光速運動的粒子噴流，這在類星體中是一個罕見的特徵。研究人員懷疑它異常快速的增長可能與這些噴流的形成有關。因此，這一發現不僅僅是破紀錄的事件，它挑戰了長期以來關於黑洞誕生和增長的理論，並可能重塑我們對早期宇宙演化的理解。如果黑洞能夠如此迅速增長，科學家可能不需要引入異常稀有的條件來解釋大爆炸後不久存在的十億太陽質量的黑洞。相反，來自塌縮恆星形成的普通黑洞在合適的條件下，也可能有機會迅速增長。然而，仍然有一個重要問題需要解答，那就是 RACS J0320-35 是否真的能在數億年內保持這種極端增長，還是它只是在經歷一場短暫的進食狂潮？同時，它強大的噴流與這一快速增長的關聯究竟如何？為了解答這些問題，天文學家計劃利用 Chandra 和即將到來的天文觀測站尋找和研究更多打破規則的類星體。這項研究發表於《天體物理學期刊快報》。
