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巨型黑洞巨型黑洞的

来源:网络 编辑:小彩 更新:2026-07-30

4、超大质量黑洞是如何形成的?一个不到0.1秒的信号,或许值得思考浩瀚宇宙中的天体种类数不胜数,包括恒星、行星和其他常见的天体。

除了这些我们一般能看到的天体,宇宙中还有一些更特殊、更强大的天体,比如:中子星、脉冲星、黑洞等。

在这些特殊的天体中,如果有人能称王,很多人都会想到黑洞。

没错,黑洞是人类已知的最霸道、最强大的天体。

它的前身是一颗大质量恒星。

当一颗大质量恒星走到生命尽头时,一颗超新星会爆炸并坍缩成一个天体。

除了黑洞的巨大质量带来巨大引力之外,还有一些不为人知的神秘因素。

比如它的大小一直是个谜,虽然科学家声称黑洞的本质可能是一个奇点,但这个奇点的秘密究竟是什么我们却不得而知。

一个黑洞的各种强大因素的结合,赋予了它一种特别霸道的能力,就是吞噬。

根据黑洞质量的不同,其吞噬能力也有强有弱。

根据目前对黑洞的认识,科学家将黑洞分为三大类,即原始黑洞、恒星级黑洞和超大质量黑洞。

在大爆炸后的早期,原始黑洞大量形成。

由于它们的质量只是行星,它们中的大部分在出生后很快就会蒸发消散。

就算现在的宇宙有原始黑洞存在,也比较少见。

. 恒星黑洞是宇宙中比较常见的一类黑洞。

它们是由大质量恒星坍缩形成的。

理论上,恒星级黑洞的质量不会超过太阳质量的 100 倍。

超大质量黑洞是一种可以被人类观察和研究的黑洞。

它们基本上位于银河系等大型星系的中心,是整个星系强大引力的来源。

每个像银河系这样的大星系的中心基本上都有一个超大质量黑洞。

比如,在银河系的中央,就潜伏着这么一个大家伙。

它距离我们大约 27,000 光年,位于人马座 A。

由于超大质量黑洞的存在,银河系的中心成为了一个特别明亮的区域。

我们可以通过天文望远镜清楚地看到银河系中心特别明亮。

银河系中心之所以如此耀眼,是因为超大质量黑洞带来的引力吸引了大量星辰聚集于此,同时不断吞噬星辰,形成一个明亮的吸积盘。

根据科学家的研究,银河系中心的凸起位置包含大约100亿颗恒星,跨越数千光年。

那么如此强大的超大质量黑洞是如何形成的呢?对于超大质量黑洞的起源,目前科学界还没有形成统一的答案,科学家们正在积极 探索 这个不寻常的黑洞的起源。

许多科学家认为,这些超大质量黑洞是由星形黑洞不断碰撞和融合逐步形成的。

这个可能性大吗? 前面说过,恒星级黑洞的质量理论上不会超过太阳质量的100倍,但前段时间的发现颠覆了现有的黑洞形成黑理论。

到底是怎么回事? 前段时间,美国激光干涉引力波天文台监测到一个持续时间不到0.1秒的引力波信号。

虽然这个时间很短,但科学家们发现了引力波信号的来源。

原来它来自一个质量为142倍的黑洞。

一个质量为142倍的黑洞只能归结为一颗恒星不变的黑洞的范围,但其质量显然超过了太阳质量的100倍,直接颠覆了我们现有的黑洞形成理论。

为了区别于普通的行星恒星黑洞,科学家们决定将其称为中等质量黑洞。

这种黑洞是一个新的发现,可以帮助我们更多地了解黑洞演化的奥秘。

科学家认为,这种水平的黑洞不太可能是由超新星爆炸引起的大质量恒星坍缩形成的。

它更有可能由两个行星黑洞碰撞合并形成,在此过程中释放引力波。

. 如果这个猜想是正确的,是不是意味着超大质量黑洞也是由行星恒星黑洞一步步合并而来的?当然,我们要证明目前基本上是不可能做到的。

我们对宇宙和黑洞的了解太少了。

更重要的是,我们一直无法观测和发现大量恒星不变的黑洞。

恒星黑洞的质量相对较小。

即使周围有吸积盘,它也比较弱,不容易被我们观察到。

或许只有当它们合并时,释放出来的引力波才能被我们发现。

至于中等质量的国树洞,我们还没有发现更多,也没有发现它们合并的证据。

即使我们在未来观察到更多中等质量黑洞的综合证据,但想要证明它们的合并最终形成了超大质量黑洞,却很难有真正的说服力。

原因是宇宙的年龄还太年轻。

根据科学家的 探索 和研究,宇宙的年龄只有138亿年。

银河系的形成也很早。

过去,人们认为它诞生于 130 亿年前,但新的研究表明,银河系应该在 136 亿年前形成,仅比宇宙晚 2 亿年。

银河系的形成也意味着其中心超大质量黑洞的原始形状应该已经形成,否则银河系就不会出现。

然后恒星黑洞一步步合并演化,最终达到超大质量黑洞。

几亿年就能完成?根据目前的研究,每次黑洞合并的持续时间都非常长,一个恒定恒星黑洞合并成一个超大质量黑洞需要指数倍的时间,远非亿万年才能完成。

. 可见,超大质量黑洞的起源之谜并不像我们想象的那么简单。

也许在宇宙的早期,还有其他一些我们根本不了解的事件。

在大爆炸后不久的早期宇宙中,一切仍然混乱而神秘。

在这个混沌时期,一些特殊情况的出现,导致了超大质量黑洞的更快演化的出现,为宇宙星系的诞生奠定了基础。

巨型黑洞能吸走整个银河系吗?答:不考虑霍金辐射的情况下,任何黑洞都是只进不出,但是又受到距离的限制;

对于史瓦西半径远小于银河系直径的黑洞,要把整个银河系吸走,是几乎不可能的事。

超大质量黑洞是宇宙中最大的黑洞,它所具有的质量为数百万倍到数十亿倍太阳质量,甚至最大质量可达几百亿倍太阳质量。

超大质量黑洞在几乎所有大质量星系的中心都有,银河系中心也存在巨型黑洞,即人马座A*。

目前在银河系中的巨型黑洞,质量是300万倍的太阳质量,尽管它在不断的扩大,但却并没有吸走整个银河系的迹象。

不仅仅因为它的质量不够大,一个巨型黑洞吸走一整个星系,并不是不可能,前提是它足够大,同时离星系足够近,才有可能将整个星系吸入黑洞内。

虽然我们银河系的中心是一个巨型黑洞,但对整个银河系的影响,就像是太阳和地球的关系,太阳的引力很大,但地球却不会被吸过去。

这些天体系统在各自引力的相互作用下,有着一个微妙的平衡点,形成银河系这个整体,是由于引力的牵扯,但也不见得是中心黑洞的功劳。

首先银心黑洞的引力只在附近几个秒差距内占主导,从这个距离之外到几百秒差距的距离上,银心的恒星总质量带来的引力已经超过了黑洞的影响,而更大尺度上暗物质晕的引力占主导,银河系周围也有暗物质群,这些暗物质才是银河系维持稳定结构的保证。

黑洞的存在仅是局部上的引力效果,但如果考虑到宇宙迟早会变成黑洞的世界,那么有理由相信黑洞总有一天会巨大到可吞噬一个星系。

但也是很久之后的事情了,甚至远超目前的宇宙年龄,所以根本不用去考虑这个问题。

[img]超大质量黑洞是怎么形成的超大质量黑洞是黑洞的一种,其质量是10^5至10^9倍的太阳质量。

现时一般相信,在所有的星系的中心(包括银河系的中心在内)都会有超大质量黑洞。

超大质量黑洞的形成有几个方法。

最明显的是以缓慢的吸积(由恒星的大小开始)来形成。

另一个方法涉及星云萎缩成数十万太阳质量以上的相对论星体。

该星体会因其核心产生正负电子对所造成的径向扰动而开始出现不稳定状态,并会直接在没有形成超新星的情况下萎缩成黑洞。

第三个方法涉及了正在核塌缩的高密度星团,它那负热容会促使核心的分散速度成为相对论速度。

最后是在大爆炸的瞬间从外压制造原生黑洞。

形成超大质量黑洞的问题在于如何将足够的物质加入在足够细小的体积内。

要做到这个情况,差不多要将物质内所有的角动量移走。

向外移走角动量的过程就是限制黑洞膨胀的因素,并会导致形成吸积盘。

根据观测,黑洞的类别有着一些差距。

一些从恒星塌缩的黑洞,最多有10倍太阳质量。

最小的超大质量黑洞约有数十万太阳质量。

但却没有在它们之间的中介质量黑洞。

不过,有模型指异常明亮的X射线源有可能是在这个遗失范围的黑洞。

超大质量黑洞是如何形成的?为何变得如此之巨大呢?超大质量黑洞是怎样所形成的?为什么变得如此之极大呢?超大质量黑洞——一个质量可达到数百万至数十亿个大行星的天体——是现代天体物理学最难懂的密秘之一。

她们埋伏在大多数大中小型星体的重点部位,包括他的太阳系行星。

因为超级黑洞在宇宙里无处不在,因而它们在宇宙形成和发展中极有可能也起到了很重要的作用。

但是它们的质量到底是怎样变得如此之巨大,一直以来一直困扰着全球理论物理学家。

哈勃望远镜所说明的我们的宇宙最有根有据的解释——这类可怕的物件在过去的数十亿年里运用吞噬许多的气体来获取如此大的质量——这个想法如今也被认为是不正确的。

近期的观察发现,仅仅在暴发8亿光年之后,拥有数十亿太阳质量的超级黑洞就存在了。

因而,这便出现了一些谜题:她们是如何那般迅速地变成那么大质量的?绝大多数天体物理学家感觉,超大质量黑洞一定是起源于小一点种子超级黑洞。

他们只是在一个种子多么的小这个问题上并没达成一致。

一种非常传统式基础知识意识感觉种子超级黑洞理应特别大——很有可能会保证数千至几万个太阳质量;

而另一种基础知识则认为种子极有可能并不大——很有可能会比不上一百个太阳质量。

阵营都认同的一个事实是,黑洞是贪婪的捕食者:有且只有在它旁边有化合物慢慢堆积之后,诱惑力才能把如此多的气体塞进它肚里,造成又白又热园盘,这类园盘传来强辐射并且把再一次即将到来的气体引到远方,这便合理切断了超级黑洞的食材供应。

这一规定值称之为爱丁顿规定值,而且它被称作较为严重阻止一切黑洞吞噬物质和膨胀的原因。

用这种小种子模型的好处取决于,这类次中世界大力士超级黑洞相对好造成;

主要缺点当超级黑洞从次中世界大力士迅速变为太重质量级时,尽量更多地综合考虑爱丁顿限制,而且需要借助各种各样的几率来避开它局限性。

较为下,大种子数字模型,更符合给超大质量黑洞一个巨大质量的慢慢以避开许多吞噬气体所带来的爱丁顿规定值——但是它们的质量越大相应地也就越没法造成。

极大气体云不但可以坍塌造成大质量超级黑洞,还能够破碎成肿块,这类肿块就会形成大行星团,并不是大质量超级黑洞。

银河系中心藏着一个黑洞,为什么年轻恒星还敢靠近?

一颗恒星绕着一片黑暗跑,跑到最近的地方,速度能达到每秒几千公里。

它没有撞上一颗更亮的星,也没有突然消失,而是拐过弯,继续绕圈。

天文学家盯着它看了多年,终于算出那片看不见的区域里,挤着相当于四百多万个太阳的质量。

我们所在的银河系,心脏处藏着一个黑洞。

事情到这里,本来已经足够惊人。

但镜头再往周围拉一点,你会发现另一个麻烦:黑洞附近竟然有一群年轻恒星。

那里的引力差异能扯散气体云,按简单的想法,造一颗新星应该很困难。

它们却明晃晃地待在那里。

这个最不适合安家的地方,怎么偏偏住进了一群年轻住户? 先别急着把飞船开过去。

银河系中心距离我们约两万六千光年,望远镜接收到的光,出发时人类还没有今天的城市。

而且,挡在路上的气体和尘埃很多,用普通可见光去看,就像隔着一层层烟找一盏灯。

肉眼能看见银河横过夜空,却没法直接看清那个最关键的中心。

科学家换了办法:用红外线穿过部分尘埃,再用更大的望远镜、更精细的技术,压低大气扰动带来的模糊。

原来挤成一团的光点,逐渐分出了各自的位置。

隔一段时间拍一次,再把照片连起来,星星就动了。

你以为恒星都钉在天上,只是因为平时离它们太远,看不到这种快进后的舞蹈。

其中一颗著名的恒星叫S2,绕中心一圈大约需要十六年。

它的路线不是一个漂亮的正圆,而是一条很扁的椭圆:远处慢一点,贴近中心时猛然加速,再冲向远处。

我们熟悉的行星也有类似规律,只不过这颗星面前的引力来源,比太阳强得多,而且大部分看不见。

这正是证据最硬的地方。

无需先拍到黑洞,恒星怎么运动,就能帮助我们给中心称重。

轨道的大小、周期和速度合起来,限定了那里必须有多大的质量;多颗恒星的运动又相互印证。

质量这么大,范围又这么小,用一堆普通恒星勉强凑出来,会遇到稳定性和观测上的难题。

2022年,事件视界望远镜合作组织公布了银河系中心黑洞的图像。

它叫人马座A星,名字里的“星”是历史命名的一部分,别把它当成一颗正常发光的恒星。

照片中那个偏橙色的环,也不是黑洞表面被烧红了。

我们看到的是周围炽热物质的辐射,以及强引力作用下形成的亮暗结构。

中间的暗区与黑洞阴影有关。

掉进事件视界以内的光无法再出来,周围的光路还会被弯曲,最后形成我们能接收到的图像。

颜色经过了科学可视化处理,橙色不是它在眼睛里本来就会呈现的样子。

但这不妨碍它成为一张重要的实测图:天文学家终于把恒星轨道和中心附近的影像,对到了一起。

既然它这么重,为什么没有把整个银河系一口吃掉?因为黑洞不会隔着两万多光年,像吸尘器一样把一切吸过去。

远离它的地方,引力仍按距离衰减。

假如把太阳换成一个质量相同的黑洞,地球的轨道并不会因此立刻崩溃,只是阳光没了。

当然,真实的银河系中心黑洞质量远大于太阳。

更重要的是,太阳绕银河系运行,受到的不仅是中心黑洞的引力,还有恒星、气体以及暗物质等共同构成的引力场。

把整座银河理解成一个黑洞牵着所有星星转,会漏掉绝大多数质量。

人马座A星在自己附近非常有统治力,放到整个银河的尺度上,却不能包办所有事情。

现在再回到那些年轻恒星。

麻烦不在于“靠近黑洞的星一定会被吃掉”,稳定轨道上的恒星可以长时间生存。

真正难的是它们怎样形成。

造恒星需要气体聚集,越聚越密,最后塌缩。

但黑洞附近,气体云两端受到的引力可能差很多,一边被拽得更快,一边跟不上,云就容易被拉散。

这有点像你想把一把细沙堆成小塔,桌子却一直从两个方向拉扯。

沙塔不是绝对堆不成,但原先那套轻松的办法,未必还管用。

科学家因此把问题称作银河系中心的“年轻恒星悖论”。

这里的悖论,不是自然违反了物理规律,而是观测给出了结果,我们还得解释过程。

一种思路是,它们可能在较远、比较有利的环境里出生,之后通过动力学过程走近中心。

另一种思路是,足够密集的气体盘在特定条件下,也可能抵抗拉扯并形成恒星。

还有涉及双星的机制:两颗相互绕行的恒星靠近黑洞,可能被拆散,一颗被甩走,另一颗留在紧靠黑洞的轨道上。

这些方案都不能只凭一句“也许”就算过关。

它们要解释恒星的年龄、质量、轨道方向和分布,解释为什么有些星像组成了一张盘,有些星的路线又显得杂乱。

每多测准一条轨道,就多一道必须通过的检查。

不同区域、不同群体,也未必都来自同一条出生路线。

中心附近还有气体、尘埃、磁场和偶尔增强的辐射,并非一片什么都没有的黑色空地。

黑洞吃进去的物质不总是很多,却会发生亮度变化。

想象你隔着很远拍一只不断晃动的动物,每次快门里的细节都变了,就能理解为什么给它做成清晰图像,比拍一个固定目标费劲得多。

恒星的运动,还能让这里变成检验引力理论的现场。

S2接近黑洞时,光谱会出现与强引力和高速运动有关的变化;它的轨道方向也会缓慢转动,画出来像逐次展开的花瓣。

这些观测与广义相对论的预言相符。

看起来奇怪的动作,反而给我们提供了计算能不能对上现实的机会。

所以,听到“银河系中心不对劲”,先别把它理解成那里开了宇宙传送门。

一个看不见的重物、一群不容易解释出生过程的年轻星,再加上快速变化的气体,已经足够让天文学家忙上几十年。

研究里的悬念,可以很大,但不需要拿外星文明或时空裂缝给它加戏。

而且,我们此刻看到的是那个区域很久以前的样子。

这个距离决定了任何新信息都要花很长时间才能抵达。

它不是窗外正在发生的一场爆炸,也没有证据表明中心黑洞即将沿着银河冲向地球。

它让人紧张的,是尺度和环境;让科学家着迷的,是我们真的能把这些东西一点点量出来。

如果未来真能站在一艘安全的观测飞船上,从远处望向那里,最先让你惊讶的未必是黑。

周围的恒星会很拥挤,气体在不同波段下呈现复杂结构,最深处的目标却依然不能直接发光。

危险与热闹挤在同一个地方,恒星还在沿着各自的路线赶路,丝毫没有给我们的直觉留面子。

银河系中心最有意思的秘密,就藏在这种反差里:一个黑洞已经被多条证据确认,一群年轻恒星的来历仍值得追问。

S2每绕完一圈,都替我们补上几笔答案。

夜空里那些看似静止的小点,其实正在最极端的引力场旁边跑。

我们暂时去不了,却已经能听懂它们脚步里的信息。

韦伯看见早期宇宙里的大星系,真的把理论推翻了吗?

如果给一个刚上幼儿园的孩子拍照,照片里却站着一个两米高的成年人,你的第一反应会是什么?年龄记错了,照片认错了,还是他真的长得太快?韦伯望远镜看向早期宇宙时,天文学家遇到了有点相似的麻烦:一些遥远目标,亮得让人怀疑它们是不是来得太早、长得太大。

于是,“宇宙模型错了”“大爆炸被推翻”这样的标题迅速出现。

一张深空照片,仿佛把几代人的理论同时掀了桌。

可是,如果你把那些小小的红色亮点放大,最关键的问题才刚开始:我们看到的光,到底由谁发出来?这处答案的差别,足以改变一整个星系的“体重”。

韦伯擅长观察红外光。

宇宙膨胀会拉长遥远天体发出的光的波长,原本较短波长的光,抵达我们时可能已经进入红外范围。

它能够帮助人类观察很早的星系,看到恒星与黑洞成长初期留下的光。

那里不是今天的现场,而是经过漫长旅程,终于到达望远镜的旧画面。

早期宇宙的麻烦,是时间不太够用。

气体要聚集,恒星要形成,小系统要成长,有时还要经历合并。

如果在宇宙诞生仅几亿年后的画面里,就出现许多看起来十分庞大的星系,研究人员当然会追问:已有的成长模型是否把某些过程算慢了?或者我们估计它们质量的方法,有没有偏差? 注意照片并不会直接显示质量。

望远镜接收到光,研究人员再结合距离、光谱与恒星模型,估计目标拥有多少恒星。

这个过程有点像夜里远看一栋楼,通过亮着的窗户估计住了多少人。

你得知道窗户平均有多亮,也得判断有没有一盏特别强的探照灯,把整栋楼照得比实际更热闹。

早期星系里的恒星,未必与附近星系的恒星具有相同年龄分布。

年轻的大质量恒星很亮,少量这样的恒星就能贡献许多光;尘埃又会改变不同波段的亮度。

即便确实来自恒星,怎样把光换算成质量,仍需要谨慎。

看起来很亮,可以是星很多,也可以是某些星特别能发光。

那盏“探照灯”还有一个更惊人的候选者:正在吞吃物质的黑洞。

黑洞自身不把内部的光送出来,但周围落入的气体会在复杂运动中变热并释放强烈辐射。

如果一部分亮光来自这种过程,却都被算成恒星发出的光,星系中的恒星质量就可能被高估,像把舞台灯也算成了观众。

韦伯发现的一类紧凑红色目标,被称为“小红点”。

这个名字几乎没有替它们做解释,只是把观测到的样子记下来。

它们很小、很红,有些光谱里还出现宽阔的氢谱线,提示发光气体有很大的运动速度。

正在吸积的黑洞,是解释部分目标的重要方向,但整类对象的性质仍有争论。

所以,把一张图里每一个红点都叫“过于巨大的星系”,会过早给它们定身份。

研究人员需要继续测光谱,查看不同波长的特征,比较黑洞、气体、恒星各自可能贡献多少。

第一张照片给的是线索,后续测量才逐渐拆开线索里混在一起的东西。

这也解释了为什么新闻里的结论会变化。

2024年,一项对韦伯早期星系的研究就强调,部分目标的光可能受到黑洞贡献影响,剔除这种干扰后,某些原先夸大的恒星质量可以降下来。

它没有让所有问题消失,却说明一个很现实的反转:所谓“宇宙没时间造出它”,有时可能是我们一开始把它估得太重了。

但别马上走到另一个极端,说这些发现原来只是误会。

即使修正了部分质量,早期星系为什么如此明亮、恒星形成效率怎样、黑洞为什么那么早成长起来,依然需要研究。

韦伯带来的价值,恰恰是让这些问题有了更详细的证据。

原本模糊的远方,现在终于能提出更尖锐的问题了。

这里还藏着一个层级差别。

宇宙学模型描述宇宙整体怎样膨胀、物质成分如何影响大尺度演化;星系形成模型则要处理气体冷却、恒星形成以及能量反馈。

后一层里某些参数需要修改,并不自动意味着前一层已经崩塌。

厨房里的烤箱温度估错了,不能立刻证明整栋楼的建筑图是假的。

当然,整体模型也不是不可挑战的。

假如大量独立观测持续出现无法解释的矛盾,就需要认真检查基础假设。

但要达到这一步,得排除测量偏差、目标识别错误和模型中的普通不确定性。

一个诱人的候选体,或者一篇刚出来的分析,还不足以替所有证据宣布最后结局。

远方目标的距离也需要核实。

几种滤镜中的颜色可以帮助挑选很遥远的候选星系,却可能被较近的尘埃丰富目标混淆。

光谱能提供更可靠的红移信息。

因此,你看到“最远候选星系”时,要留意候选两个字;完成进一步确认以后,才更适合拿它的年龄去检验宇宙成长的速度。

已经确认的早期星系同样令人吃惊。

例如韦伯对JADES-GS-z14-0的光谱观测,显示我们看到的是大爆炸后约2.9亿年的它。

这个具体例子告诉人类,很早的宇宙已经能形成明亮星系。

它不必被包装成“当天推翻全部理论”,也足以让研究人员重新琢磨气体如何快速变成恒星。

还有些研究,正在探索被浓密气体包围的黑洞,是否能解释部分小红点的表现。

听起来像科幻的“黑洞星”,在这里指的是一类模型解释,不是已经给每个红点确定了户口。

不同模型要接受光谱等观测的检验,哪一项能同时解释更多特征,哪一项才更有说服力。

对普通读者来说,这种一步步修正往往没有“理论全错”那么痛快。

可真实的探索就发生在这里:同一束光中到底包含多少恒星,多少发热气体,目标究竟多远?每答对一个问题,宇宙的历史就少一点模糊。

被修改的数值,是更接近真实的代价,不是科学不许承认的丢脸现场。

你还可以做一个小小的阅读检查。

新闻说“过于庞大”,究竟指尺寸大,还是推断的恒星质量高?说“太早出现”,距离有没有光谱确认?说“模型解释不了”,是哪个模型、哪组假设?这几个问题一问,许多看起来气势汹汹的标题,就会恢复成一项具体研究本来的样子。

目前,韦伯的早期星系观测正在推动对星系与黑洞形成的研究,不能据此断言大爆炸已被推翻。

未来也可能出现迫使我们进一步改理论的新证据,没有人能提前把门关上。

但改多少、改哪一层,应该由可重复的观测决定,不能由一张照片配上的惊叹号决定。

那张深空照片依然值得多看一会儿。

画面里的小亮点,有些把我们带到宇宙刚开始形成星系的年代。

人类第一次看清它们,就发现以前设想的成长过程可能还不够完整。

最让人想继续追下去的,其实是这个尚未结束的故事:在那么年轻的宇宙里,究竟是谁先把灯打开了?

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