宇宙中的超级巨兽:黑洞

伤我心太深

惊现超级巨兽
如果说黑洞是宇宙中的巨兽，那么黑洞中的霸主就可谓是超级巨兽了，可是这个超级巨兽——世界上最大的黑洞究竟在哪里，它会是哪一个呢？
加利福尼亚州伯克利分校的天文学家研究黑洞获突破，发现了两颗质量相当于100亿颗太阳的“超级巨兽”级黑洞，它们有一张无所不吃，连光也能够吞掉的大嘴。这个“超级巨兽”的“嘴巴”多大？是整个太阳系的5倍！
这两个新出炉的黑洞冠军分别居住在离地球约3亿光年远的两个不同星系里，可能是由一些早期宇宙黑暗类星体的遗骸所形成。那么，什么是“类星体”呢？类星体正是因为像恒星会发光一样发出极明亮的光，而得其名。

伯克利分校的天文学教授马中佩表示，早期宇宙有很多类星体或活跃星系核，一般认为，它们的能量是来自于质量有100亿太阳那么大的“超大质量黑洞”。像这次新发现的这两颗超大质量黑洞，因为在质量大小上与年轻的类星体近似，未来它们很可能会在天文学解释类星体如何演化成超大质量黑洞的过程时，扮演关键角色。
黑洞因物质密度极高形成强大重力场，甚至光都不能逃脱。一个质量如一颗太阳的小黑洞，或许由恒星爆炸或超新星就可以产生，但是一颗超大质量黑洞的质量来源又是什么呢？一般认为，应该是由于黑洞合并，或是由攫取大量恒星或者大量气体而来。
论文作者迈克尔表示：“我们在这两颗黑洞所发现的第一手资料，将有助于解答黑洞及其周围星系在宇宙早期时，彼此是否有过质量互通、交相孕育之类的关联。”
不断刷新的记录
到目前为止，在我们邻近星系中已发现一共63颗超大质量黑洞，其中最大的，是位于邻近星系M87中央，距离我们“只”有5500万光年。M87这里有着一个63亿M⊙的超大质量黑洞，且蝉联黑洞排行榜冠军已长达30年。不过，最近这纪录刚刚被改写。M⊙是太阳质量的代号。

哈勃天文望远镜拍摄到的M87核心爆破增白
马中佩教授等人组成的团队新发现的两颗黑洞，一个位于椭圆星系NGC 3842中央，质量高达97亿M⊙，在狮子座方向，是狮子座星系团最亮的一个星系，距离我们有3.2亿光年远。第二颗黑洞和第一颗的质量仅在伯仲之间，相差不远，可能还更大一点，位于后发座方向椭圆星系NGC 4889的中央。同样，它也是该星系团中最亮的星系，后发星系团距离地球约3.36亿光年。

NGC 3842中央黑洞模拟图

NGC 4889
据研究人员指出，以这两个新科黑洞的“状元”和“榜眼”来说，其“事件视界”的大小（也就是那张东西一旦掉下去就出不来的大嘴巴的直径），约等于地球绕太阳公转轨道的200倍，亦即冥王星轨道的5倍大。若以环绕在事件视界以外，球体状的一个黑洞重力场影响所及范围而论，宽幅达4000光年。
以质量论，和位于我们银河系中央的黑洞相比，这两颗超大黑洞质量是我们的2500倍，并且银河系这颗黑洞的事件视界，大约只有水星轨道的1/5。差得远了!
这些先前从来没被发现过的超大黑洞虽然有着相当于100亿颗太阳的质量，非常惊人，不过有可能因为它们所居住的邻近区域相当“安静”的缘故，所以它们一直在静默中低调而行，从不曾被发现。马中佩教授表示，100亿年前，当地景象的叙述可能像这样：那时，这些黑洞只是一些极活跃的年轻类星体，大量地吞吃着附近的气体和尘埃，几乎把四周物质都吃得精光。侥幸存留的那些气体后来形成恒星，继续安安静静地在各自轨道上运动。这些黑洞不但过去有着像“巨兽”一样“大吞猛吃”的特性，就连它所住的星系本身也是实在超级大的“巨兽”星系，里头蕴藏着约一兆颗恒星。经过时间的洗礼，现在它们低调地定居在星系团中央大约核心的位置。
寻找超大黑洞
大多数天文学家相信，几乎所有星系中央都有一个超大质量黑洞，星系越大它的黑洞就越大。目前所发现的最大黑洞，一色全都位于椭圆星系，而椭圆星系则被认为是由两个旋臂星系合并的结果。从事理论天文物理研究的马中佩，在先前的研究计划中取得星系合并的计算机仿真结果，继而决定选择一些距离我们地球相对较近的椭圆星系，去寻找黑洞的影踪。
马中佩发现，要是两个椭圆星系再进一步合并的话，就可能产生最大的椭圆星系，或是将近100亿颗太阳质量的超大质量黑洞！这些超大质量黑洞还可以经由吃下更多由星系合并所遗留的气体而增长，使身形更加壮硕。“多重合并是超级‘巨兽’的最佳养成法之一。”
为了找到这些超级巨兽级黑洞，马中佩和其他来自伯克利分校、多伦多大学和得州大学的观测天文学家展开合作，其中一位天文学家凯尔还带来了M87的黑洞质量计算结果。
接着他们也运用到可见光领域的凯克天文台和双子星天文台，及位在得州的麦克唐纳天文台。在多方协助下，他们取得了好几个大质量椭圆星系中央散漫星光的光谱资料，这些大质量椭圆星系有共同的特色，它们全都是各星系团中最亮的星系。到目前为止，该团队分析这两个星系中恒星轨道速度之后，已计算出在两个星系的中央位置，各有着质量大约和类星体质量相仿的天体。由于这个质量这么大的物体是存在于一个不到几百光年宽的距离里，它到底是什么来头？天文学家的结论是：超大质量黑洞。
对一位天文学家来说，找到这么两个贪食无厌的巨兽黑洞有什么感想呢？马中佩回答：“拿一个2.75米高的巨人来说吧，人人好奇的是，到底他们为什么长得如此高大呢？假设从前你只看过这些巨人的骸骨化石，而有一天，当你亲眼见到一个活生生的将近3米高的巨人矗立在眼前时，恐怕只会更强烈地想弄清楚：究竟他为什么长这么高呢？”
或许最近这个难得的新研究结果有机会可以帮我们回答，巨人罕见的2.75米身高，到底是先天遗传自上一代的高大，或是后天因素使然？搞不好他就像卡通里的大力水手一样，只是菠菜吃得比较多？