天文学家利用光线弯曲引力发现有史以来质量最大的黑洞之一

一组天文学家利用引力透镜现象发现了迄今为止发现的最大黑洞之一。由英国杜伦大学领导的团队使用引力透镜技术，即前景星系弯曲更遥远物体的光线并放大它，并在DiRAC HPC设施上进行超级计算模拟，使该团队能够仔细研究黑洞如何弯曲来自地球数亿光年外星系内部的光线。他们在前景星系中发现了一个超巨型黑洞，这是天文学家很少见到的规模。这是首次使用该技术找到黑洞，在其中，团队模拟了数十万次穿越宇宙的光线。每个模拟都包含不同质量大小的黑洞，改变了光线到达地球时所经过路径。当研究人员将一个超巨型黑洞纳入其中一个模拟时，从遥远星系传来地球上看到的路径与哈勃空间望远镜捕获图像中看到的路径相匹配。

这些发现于2023年3月29日发布在《皇家天文学会月报》杂志上。主要作者、杜伦大学物理系博士詹姆斯·奈特盖尔表示：“这个黑洞大约是我们太阳质量的30亿倍，是迄今为止发现的最大黑洞之一，并且接近理论上黑洞可以变得多么庞大的上限，因此这是一个非常令人兴奋的发现。”

引力透镜出现在前景星系引起背景星系光线弯曲时，意味着我们观察到它不止一次。就像真正的透镜一样，这也放大了背景星系，使科学家能够以更高分辨率研究它。

奈特盖尔博士说：“我们所知道的大部分最大黑洞都处于活跃状态，在那里被拉近黑洞附近物质加热并释放出光、X射线和其他辐射形式。然而，引力透镜技术使得研究不活跃的黑洞成为可能，在遥远星系中目前还无法实现。这种方法可以让我们探测到比本地宇宙更多数量和规模更巨型的黑洞，并揭示这些异类天体如何在宇宙演化早期进化。”

该研究还包括德国马普学院(Max Planck Institute)，开启了一个令人兴奋的可能性，即天文学家可以发现比以前认为的更多数量和规模更巨型、不活跃的黑洞，并研究它们是如何变得如此庞大。

这个特殊发现的故事始于2004年，当时杜伦大学的天文学家阿拉斯泰尔·埃奇教授在审查星系调查图像时注意到了一个巨大的引力透镜弧。 快进19年，在NASA哈勃望远镜和杜伦大学DiRAC COSMA8超级计算机设施提供的极高分辨率图像帮助下，尼廷盖尔博士及其团队能够重新审视并深入探索这一发现。 该团队希望这是启动更深入研究黑洞之谜的第一步，并且未来规模更大的望远镜将有助于天文学家研究更遥远的黑洞以了解它们的大小和规模。 该研究得到英国航天局、皇家学会、科技设施委员会（STFC）、英国研究与创新（UKRI）部分支持以及欧洲研究理事会资助。 本次工作使用了由剑桥大学和杜伦大学代表DiRAC高性能计算设施托管的DiRAC数据密集服务（CSD3）和DiRAC内存密集服务（COSMA8）。