巨型爱因斯坦环揭示宇宙最大黑洞之一

这个宇宙巨兽的质量已接近理论上的宇宙极限，其重量相当于银河系中心黑洞的一万倍。

它存在于迄今观测到的最庞大星系之一——"宇宙马蹄"中，该星系质量如此之大，以至于扭曲了时空结构，将背景星系的光线弯曲成巨大的马蹄形爱因斯坦环。

根据8月7日发表在《皇家天文学会月刊》的新论文，这个特大质量黑洞的规模相当于360亿个太阳质量。

学界认为宇宙中每个星系中心都存在超大质量黑洞，而更大星系则孕育着被称为特大质量黑洞的更大天体。

朴茨茅斯大学研究员托马斯·科莱特教授表示："这是人类发现的十大最庞大黑洞之一，很可能就是最大的。其他黑洞质量测量大多采用间接手段且误差较大，因此我们无法确定哪个最大。但得益于新方法，我们对这个黑洞质量的测量结果可靠得多。"

研究团队结合引力透镜效应和恒星动力学（研究星系内恒星运动规律及绕黑洞运行速度的学科），成功探测到"宇宙马蹄"黑洞。

虽然恒星动力学被视为测量黑洞质量的黄金标准，但在观测遥远宇宙时效果有限——因为星系在天空中显得过于微小，难以解析超大质量或特大质量黑洞所在区域。

科莱特教授指出："加入引力透镜分析让我们能将研究范围拓展至更遥远的宇宙。我们通过两种方式检测到黑洞效应：它改变了途经光线的传播路径，并使其宿主星系核心区域的恒星以极快速度运动（接近400公里/秒）。两种测量结果的结合使我们完全确信这个黑洞真实存在。"

巴西南里奥格兰德联邦大学博士生、首席研究员卡洛斯·梅洛补充道："这次发现的是处于'休眠期'的黑洞——观测时没有活跃吸积物质。探测完全依赖其巨大引力对周围环境产生的影响。这种方法令人振奋之处在于，即便这些特大质量黑洞完全静止，我们也能在全宇宙范围内发现并测量其质量。"

"宇宙马蹄"黑洞距地球约50亿光年。梅洛解释道："通常对于如此遥远的系统，只有当黑洞活跃时才能进行质量测量。但基于吸积过程的估算往往存在较大误差。我们结合强引力透镜与恒星动力学的方法，即便对这类遥远系统也能提供更直接可靠的测量。"

该发现的重要意义在于帮助天文学家理解超大质量黑洞与宿主星系的关系。科莱特教授补充说："我们认为两者规模存在深刻关联——当星系成长时，会将物质输送至中央黑洞。部分物质促使黑洞增长，更多物质则以类星体形式释放惊人亮度。这些类星体向宿主星系倾泻巨大能量，阻止气体云凝聚形成新恒星。"

银河系中心存在400万太阳质量的黑洞，目前其增长速度不足以产生类星体能量，但历史上曾发生过，未来可能再次出现。研究人员表示，仙女座星系与银河系正相互靠近，预计45亿年后合并，届时银河系中心的超大质量黑洞极可能再次转变为类星体。

"宇宙马蹄"系统的独特之处在于其宿主星系属于所谓"化石群组"。这类天体是宇宙中最大引力束缚结构的最终形态，当它们坍缩成单一超大质量星系且没有明亮伴星时形成。科莱特教授说明："所有原本存在于伴星系的超大质量黑洞，现在可能都已合并成我们探测到的这个特大质量黑洞。因此我们目睹的是星系形成与黑洞演化的终极阶段。"

这次发现某种程度上是意外收获。研究人员本在研究该星系的暗物质分布以探索这种神秘假想物质，却意外验证了新方法对黑洞研究的适用性。他们计划利用欧空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，以破解黑洞如何阻止恒星形成的奥秘。