黑洞為何能被“看見”？原來它很亮，最亮相當太陽的500萬億倍！

一直以來，黑洞是宇宙中一個不可思議的存在，最早由愛因斯坦的引力場論所預言。1971年科學家發(fā)現第一顆真實存在的黑洞，即天鵝座X-1；2019年科學家們用地球口徑的事件視界望遠鏡拍下了黑洞第一張照片，即距離我們5500萬光年的M87星系黑洞。

現在，科學界的普遍認知是，黑洞是大質量天體死亡后的必然歸宿，是宇宙中的頂級尸骸，是沒有之一的最極端天體，它能夠吞噬宇宙中存在的一切，真正的天上天下無敵。

黑洞又是宇宙中普遍存在的天體，科學家估算，可觀測宇宙中至少存在著4000億億顆黑洞，銀河系至少有1億顆黑洞，但由于黑洞極端的引力場讓光都無法逃脫，迄今人們都無法直接觀測到，間接觀測到的黑洞不到100顆，其中銀河系有60多顆。

黑洞有一個事件視界，是每個黑洞根據自身質量大小，在周邊形成的一個相對應的球狀極端引力場，科學認為這里是時間和空間臨界點，任何物質乃至光一旦進入這個界限都無法逃脫，且任何信息都不會外泄。因此，人類無法直接觀測到黑洞內部的任何情況。

但黑洞會在事件視界外留下三個物理量，即引力、角動量、電荷，這三個物理量會影響著周邊的時空，由此人們才能夠間接觀測到黑洞。黑洞最典型的表現就是“好吃”，對接近它一切物質“通吃”，專業(yè)術語叫吸積。

由于黑洞的角動量，其在吸積時會導致靠近的物質高速運動并旋轉，越接近事件視界速度就會越快，最終會接近光速，其中60～90%的物質會直至掉落進事件視界而消失，其余物質以能量流或物質噴流的方式逃逸到太空。

這是因為事件視界外的物質高速碰撞成為基本粒子的同時，會發(fā)出強烈的可見光和高能射線，或物質噴流，這些都是逃逸的能量和物質，人們通過光學和射電望遠鏡就能看到這些能量以及它們圍繞著的事件視界，由此計算出黑洞的大小質量。

黑洞超強的引力會對它附近的天體引起擾動，到了一定距離就會被黑洞吸引圍繞著其公轉，這樣，在宇宙中就會看到一個奇怪的現象：一顆或數顆恒星圍繞著一個看不見的空間轉動，科學家們就會憑此判斷那里可能存在一顆黑洞，并計算出它的質量。

現在發(fā)現的黑洞，就是根據黑洞的吸積和引力擾動“看到”的，實際上，人們并沒有看到真正的黑洞，只是通過吸積現象和引力擾動“認為”那里存在著黑洞，包括人類拍攝到的第一張黑洞照片，以及銀河系和其他星系中心超大質量黑洞。

有關黑洞形成的理論，早年認為是太陽質量30倍以上的恒星死亡時爆炸坍縮而成，但這無法解釋一些超大質量黑洞的存在，因為恒星坍縮形成的黑洞最初只有3～10個太陽質量大小，這類黑洞雖然會吞噬靠近的星際物質，但速度很慢，吞噬一顆太陽質量的恒星需要數百年乃至上億年。

而現在發(fā)現最大的超大質量黑洞已經達到1000億個太陽質量了，如SDSS J073739.96+384413.2黑洞達到1040億個太陽質量，這顆黑洞每年也只能吞噬約60個太陽質量的天體物質，而宇宙的年齡才138億歲，恒星級黑洞種子是無論如何靠“好吃”也長不到這么巨大的。

研究認為，這種巨型超大質量黑洞來源可能有兩種，一種是宇宙早期巨型分子云直接坍縮而成，這種黑洞初始種子即有十萬倍太陽質量以上；二種是宇宙第一代大質量恒星死亡坍縮而成密集的種子黑洞后，不斷合并迅速成長而形成的。

最近的一些觀測發(fā)現更加證明了這種科學猜想：

2023年11月10日，美國科學家宣布，利用錢德拉X射線天文臺和韋伯望遠鏡的數據，發(fā)現一顆距離地球132億光年UHZ1的星系中的黑洞，這顆黑洞質量約為太陽的一千萬到一億倍，是迄今發(fā)現距離我們最遠的黑洞。這一發(fā)現發(fā)表在《自然-天文學》國際期刊上。

一光年的意思是光行走一年的時間，因此依靠光來感知世界的人類看到的天體就是一年前的樣子，而132億光年就說明這顆黑洞是132億年前的樣子，根據宇宙年齡推算，是宇宙大爆炸后僅4.7億年的樣子。這么早期就形成了如此巨大的黑洞，不可能恒星種子黑洞吸積形成的。

就在前幾天的2024年2月20日，中外媒體報道稱，澳大利亞國立大學研究人員在《自然-天文學》雜志上發(fā)表了論文，發(fā)現一顆距離我們120億光年的黑洞，質量為太陽的170億倍，這顆黑洞坐落在代號為J0529-4351類星體中心。

這顆黑洞的發(fā)現進一步證明了黑洞早期的形成規(guī)律，但這顆黑洞還表現出一些令人震驚的特征：首先，它是不但是迄今發(fā)現最亮的一顆黑洞，也是宇宙中最亮的類星體和天體，或者說是宇宙中最明亮的物體，其亮度達到太陽的500萬億倍！

其次，這顆黑洞還有著驚人的吞噬能力，其吸積盤達到可怕的7光年，一年可以吞噬413個太陽質量，就是每天要“吃掉”一顆多太陽質量的物質！這是迄今被發(fā)現最能“吃”，“吃”得最快的黑洞。

黑洞越大“吃”得越快，即便不考慮其變大后更能“吃”的能力，按照現在這種“吃法”計算，吃了120億年，也會吃掉近5萬億顆太陽！也就是說，如今的這顆黑洞已經至少有5萬倍太陽質量了！

黑洞是宇宙中一個非常重要的存在，或許最終連接著宇宙的生與死，人類乃至宇宙與黑洞有著千絲萬縷的聯系，未來，人類的生存與毀滅或將也受到黑洞左右。探索和研究在繼續(xù)，未來肯定會爆出黑洞更多的奇異發(fā)現，讓我們拭目以待。

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