【EASY 讀論文 003】破紀錄的超亮類星體

林彥興

時隔一年半，EASY 讀論文系列重新開張啦～

今天我們要介紹的是二月刊登在 Nature Astronomy 上的〈The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole〉。那正如其名，這是關於一個高速進食的巨大黑洞的故事。

故事的開頭與蓋亞（Gaia）衛星有關。2013 年升空的蓋亞在過去的十多年來，拍攝了全天超過十億個天體的影像，並且根據這些天體的性質，比如亮度、視差、自行等等，將它們歸類成恆星、雙星、類星體等。由於資料量龐大，這種歸類勢必無法人工完成，只能交由電腦自動進行，尤其機器學習相關的方法近年備受青睞。但在超過十億筆的數據中，總會有些演算法誤認的漏網之魚。

因此在去年年初，一批天文學家（Onken et al. 2023）首先是從蓋亞衛星的資料庫中，搜尋出之前可能被誤認的類星體候選者，並使用小型望遠鏡取得它們的光譜進行確認（可以搜尋 AllBRICQS 計畫）。而在這個過程中，他們發現了一個特別有趣的目標，名為 J0529-4351。這是一個位在紅移 3.93（可以理解成位於 230 億光年外），視星等卻高達 16.3 的類星體，遠比其他距離相當的類星體要亮。

對此，天文學家很快調閱過去所有對 J0529 的觀測資料，並申請使用位於智利的甚大望遠鏡（VLT）進行光譜觀測。觀測結果顯示，這顆類星體的光度高達太陽的六百兆倍，是目前已知宇宙中最亮、發光功率最高的天體。按現有的黑洞吸積模型計算，想要驅動如此明亮的類星體，需要往一個 170 億倍太陽質量的超大質量黑洞，以每年 370 倍太陽質量的速率餵給它氣體才行。換言之，這顆黑洞一天就能吃掉超過一個太陽的質量，這也是創紀錄的黑洞吸積速率。

這項研究不僅刷新了已知類星體的光度和吸積速率紀錄，而且得益於它的高亮度，J0529 想必會是未來數十年內研究黑洞物理、星系演化乃至宇宙學的天文學家，不斷將各式望遠鏡指向的目標。

Reference

• Wolf, C., Lai, S., Onken, C.A. et al. The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole. Nat Astron (2024).
• Onken CA, Wolf C, Hon WJ, Lai (賴民希) S, Tisserand P, Webster R. AllBRICQS: The All-sky BRIght, Complete Quasar Survey. Publications of the Astronomical Society of Australia.

Credit: ESO/M. Kornmesser