巨大的爱因斯坦环揭示宇宙最大黑洞之一

这个宇宙庞然大物接近理论上的宇宙可能存在上限，其质量比我们银河系中心的黑洞重10,000倍。

它存在于迄今观测到的最庞大星系之一——宇宙马掌星系中。该星系如此巨大，以至于扭曲了时空，将背景星系的光线弯曲成一个巨大的马蹄形爱因斯坦环。

根据8月7日发表于《皇家天文学会月刊》的新论文，这个超大质量黑洞的规模极为惊人，质量相当于360亿倍太阳质量。

据信宇宙中每个星系中心都存在一个超大质量黑洞，而更大的星系则拥有更大的黑洞，即超大质量黑洞。

"这是迄今发现的前十大最庞大黑洞之一，且极有可能是质量最大的，"朴茨茅斯大学研究员托马斯·科莱特教授表示。

"大多数其他黑洞质量测量是间接的且存在较大不确定性，因此我们无法确切知道哪个最大。然而，得益于我们的新方法，我们对这个黑洞质量的确定性要高得多。"

研究人员通过结合引力透镜效应和恒星运动学（研究星系内恒星运动及它们围绕黑洞运动的速度和方式）探测到了宇宙马掌星系黑洞。

后者被视为测量黑洞质量的黄金标准，但在邻近宇宙之外效果不佳，因为星系在天空中显得太小，无法解析超大质量或超大质量黑洞所在的区域。

科莱特教授指出，加入引力透镜效应帮助团队"将探测范围推进到更遥远的宇宙深处"。

"我们通过两种方式探测到黑洞效应——它改变了光线经过黑洞时的传播路径，并导致其宿主星系内缘区域的恒星以极高速度运动（接近400公里/秒）。"

"结合这两种测量结果，我们可以完全确信该黑洞真实存在。"

巴西南里奥格兰德联邦大学（UFRGS）的博士生、首席研究员卡洛斯·梅洛补充道："这次发现针对的是一个'休眠'黑洞——即在观测时未主动吸积物质的黑洞。"

"其探测完全依赖于其巨大的引力及其对周围环境的影响。"

"特别令人兴奋的是，这种方法使我们能够探测并测量宇宙中这些隐藏的超大质量黑洞的质量，即使它们完全处于静默状态。"

宇宙马掌星系黑洞距离地球非常遥远，约50亿光年。

"通常对于如此遥远的系统，黑洞质量测量仅在黑洞活跃时才可能进行，"梅洛解释道。"但基于吸积的估算通常存在显著不确定性。"

"我们结合强引力透镜与恒星动力学的方法，即使对于这些遥远系统，也能提供更直接、更可靠的测量。"

这一发现意义重大，将帮助天文学家理解超大质量黑洞与其宿主星系之间的联系。

"我们认为两者的规模密切相关，"科莱特教授补充道，"因为当星系成长时，它们可以将物质引导至中心黑洞。"

"部分物质促使黑洞增长，但大量物质以类星体形式发出极其明亮的光源。这些类星体向宿主星系倾注巨大能量，阻止气体云凝结形成新恒星。"

我们的银河系拥有一个400万倍太阳质量的黑洞。目前它的增长速度不足以作为类星体喷射能量，但我们知道它过去曾发生过，未来也可能再次发生。

研究人员表示，仙女座星系和我们的银河系正在相互靠近，预计将在约45亿年后合并，这很可能是我们超大质量黑洞再次成为类星体的时期。

宇宙马掌星系系统的一个有趣特征是，其宿主星系属于所谓的化石星系群。

化石星系群是宇宙中最大引力束缚结构的最终状态，当它们坍缩成单一极端庞大星系且没有明亮伴星时形成。

"很可能所有最初存在于伴星星系中的超大质量黑洞，现在也已合并形成我们探测到的这个超大质量黑洞，"科莱特教授表示。

"因此我们正在见证星系形成的终局状态和黑洞形成的终局状态。"

宇宙马掌星系黑洞的发现某种程度上是意外收获。当时研究人员正在研究该星系的暗物质分布，试图了解更多关于这种神秘假想物质的信息。

现在他们已证实新方法适用于黑洞探测，希望利用欧洲航天局欧几里得太空望远镜的数据，探测更多超大质量黑洞及其宿主星系，以帮助理解黑洞如何阻止星系形成恒星。