英天文学家发现超大黑洞，质量是太阳的 300 亿倍，这一 ...

Mirandawsj

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这个黑洞位于大质量星团Abell 1201的中心星系中，距离我们约27亿光年。不过虽然标题写着“最大黑洞”的字眼，但其实它并不是最大的黑洞。最有意义的地方在于，它是通过“引力透镜”的方式发现的。
引力透镜效应是爱因斯坦的广义相对论所预言的一种现象。由于时空在大质量天体附近会发生畸变，使得光线经过大质量天体附近时，会发生弯曲，就如同是光线经过透镜会发生折射一样。这个引力强大的天体，被称为前景天体。如果我们观察一个经过了引力透镜作用后的天体，就能看见它的多重影像。



引力透镜的示意图

下面这张图片就是超大星系团MACS0647产生的引力透镜现象。图中标出的1，2，3其实是同一个星系，它发出的光线被MACS0647的巨大引力弯折，产生了三个像。



前景星系MACS0647本身是距离我们最遥远的星系，约133亿光年。也就是说，宇宙大爆炸4.2亿年之后，这个星系就形成了。我们现在看到的就是它那时发出的光

在比较特殊的情况下，背后的天体的像甚至会被扭曲成一个环状，被称为“爱因斯坦环”。



这个引力透镜的前景天体是星系团GAL-CLUS-022058c，它把后面的星系拉成了一个环状，形成了一个爱因斯坦环

想要产生引力透镜，前景天体的质量一定要非常非常大才行。至少也得是个超大的星系团。而这样的超大星系团的中心，往往就是个黑洞。
此次观测到的黑洞的宿主星系位于大质量星团Abell 1201的中心，是个椭圆星系。研究人员在它周围发现了一条细长的，像是眉毛一样的星系，显然不会有星系真的长成这样，只可能是被这个椭圆星系产生的引力透镜效应给弯曲了。研究人员不断调整中心黑洞的质量，通过计算机模拟，最终得到了这个椭圆星系中心黑洞的质量，大概为327亿倍太阳质量。


可能有人想问了，这个黑洞我们能看见么？很遗憾，是看不见的。你看图像里这个星系也才这么一丁点大而已，它的中心能有多大可想而知。27亿光年属实是有点过于远了。我们拍摄的第一张黑洞的照片，M87星系的中心黑洞，有70亿倍太阳质量，但是距离我们只有5500万光年而已。



M87黑洞的照片，上面标识了大小对比示意图。中间是太阳，那个小圈圈是冥王星轨道

另外多介绍一嘴，目前发现最大的黑洞是位于类星体OJ287中心的黑洞，编号SDSS J140821.67+025733.2，距离太阳系约35亿光年，这里有两个巨大黑洞，较小的黑洞质量为太阳的1亿倍，每12年围绕较大黑洞运行一周，较大黑洞质量为太阳的1960亿倍。不过，这个黑洞的质量目前存在一些争议。
在它之前，比较没有争议的最大黑洞是位于猎犬座方向，距离我们104亿光年远的类星体TON 618的中心黑洞，拥有660亿个太阳质量。是这次新发现的黑洞的两倍多。
这次发现，算是引力透镜效应的又一突出成果。近年来，随着计算机技术的应用，引力透镜成为了一种很热门的研究方向。除了上面介绍的超大质量天体产生的强引力透镜，还有中等质量天体产生的弱引力透镜效应和恒星级别的微引力透镜效应。它们在暗物质搜索，地外行星发现等领域都取得了不少成果。希望这项技术会越来越成熟，给我们带来更多新发现吧。