编译：高杰

在浩瀚无垠的宇宙中，黑洞始终是最神秘且令人着迷的天体之一。近日，英国朴茨茅斯大学与巴西联邦大学联合团队，在新一期《皇家天文学会月报》刊发论文称，他们发现了迄今为止已知质量最大的黑洞，其质量竟达到了太阳的363亿倍！这一突破性发现不仅刷新了我们对黑洞大小的认知，也为研究黑洞与星系共同演化提供了宝贵线索。

黑洞的引力扭曲了背景星系。图源：NASA/ESA/Tian Li, University of Portsmouth

01揭秘黑洞的引力透镜

这个超级黑洞位于距离地球约50亿光年的星系SDSS J1148+1930之中，它所处位置正是著名的“宇宙马蹄铁”引力透镜结构的中央。

引力透镜现象堪称宇宙中一场神奇而壮观的视觉盛宴，当来自遥远背景天体的光线在传播途中经过大质量星系时，由于该星系强大的引力场作用，光线就会如同被一只无形的大手扭曲和弯曲，进而发生偏折。这种偏折使得我们在地球上观测时，会看到背景天体的图像被放大、扭曲，有时甚至会形成奇特而美妙的环状或弧状，这便是著名的爱因斯坦环。

在本次发现中，“宇宙马蹄铁”恰好作为引力透镜，放大了背后更遥远星系的光。这一特殊的天文排列不仅让天文学家看到了平时难以观测的遥远星系，还意外揭示了隐藏在引力透镜星系中心的一个巨型黑洞。

宇宙马蹄铁的另一张图像，在黑洞附近形成的微弱中心图像，这就是使新发现成为可能的原因。图源：NASA/ESA/Tian Li, University of Portsmouth

02打破常规的超大质量黑洞

“宇宙马蹄铁”之所以得名，是因为其引力透镜效应形成的图像酷似一只马蹄。更令人惊奇的是，这个星系中心的黑洞质量惊人，达到了约363亿倍太阳质量，属于超大质量级别中的超级巨无霸，远远超越了传统意义上人们所认知的超大质量黑洞范畴，几乎触及了理论预测的黑洞质量上限。

英国朴茨茅斯大学教授Thomas E Collett强调，以往大多数黑洞质量的测量都依赖于间接方法，存在较大不确定性，而这次通过引力透镜效应结合恒星动力学的方法，提供了更为直接和可靠的测量。

与活跃吸积物质、释放强烈辐射的类星体不同，这次发现的黑洞处于“休眠”状态，即不活跃地吸积周围物质。这意味着它的发现完全依赖于其巨大的引力场对周围环境的影响，而非其自身的辐射。

引力透镜图。图源：NASA/ESA/Tian Li, University of Portsmouth03黑洞与星系的共同演化

这次发现的黑洞不仅因其巨大的质量而引人注目，还因为它所在的星系SDSS J1148+1930是一个罕见的“化石星系”。化石星系是由多个星系通过引力相互作用和合并形成的单一巨大星系，其中心往往藏有一个超大质量黑洞。

研究人员认为，这个极超大质量黑洞可能是由多个星系中心的超大质量黑洞在合并过程中逐渐融合而成。这一过程不仅解释了黑洞的巨大质量，也揭示了星系和黑洞在宇宙历史中的共同演化路径。

“我们正在见证星系形成的终极状态和黑洞形成的终极状态。”研究人员感慨道。这一发现支持了星系与其中心黑洞质量之间存在紧密关联的理论，即星系的质量越大，其中心黑洞的质量也越大。

随着天文探测技术的不断进步，天文学家预计将发现更多类似的引力透镜系统，从而揭示更多隐藏在宇宙深处的极超大质量黑洞。

这次发现的363亿倍太阳质量的极超大质量黑洞，不仅是天文学上的一个里程碑，更是人类探索宇宙奥秘征程中的又一重要突破。

来源: 上海市科学技术协会