黑洞在哪里

最小的黑洞

最小的黑洞仅是太阳质量的38倍，其直径为24公里，仅比纽约曼哈顿岛大一些。尽管这个被称为“XTE J1650-500”的黑洞算是小个头，但它却是极具破坏性的“引擎”。它与其它黑洞一样，从伴星那里偷取气体，使自己升温，基于XTE J1650-500黑洞的质量，它释放X射线的强度呈周期性变化。天文学家通过观测这种微小的变化，能够测量这颗黑洞的质量。

最大的黑洞

迄今发现宇宙中最大质量黑洞的质量是太阳的180亿倍，是此前纪录保持者的6倍，它的质量相当于一颗小型星系。 这个庞然大物潜伏在OJ287类星体，该类星体距离地球35亿光年。2008年，天文学家通过观测一个较小黑洞(该黑洞的质量相当于太阳的1亿倍)的轨道所受这个庞然大物黑洞的引力场作用，从而测量这个超大黑洞的质量。

最年轻的黑洞

科学家最新发现的31岁“婴儿黑洞”是超新星SN 1979C的残骸物质，该超新星位于M100星系，大约距离地球5000万光年。基于1995年至2007年的观测数据，科学家推断这个年轻黑洞的成长是超新星SN 1979C或者一个双星系统提供“营养成份”。 领导这项研究的美国哈佛-史密森天体物理学研究中心的丹尼尔-帕特诺德(Daniel Patnaude)说：“如果我们的解释是正确的，这将是迄今为止观测到的距离地球最近的新生黑洞！”超新星SN 1979C首次被观测是1979年，由一位业余天文学家发现。科学家认为SN 1979C形成于一颗质量是太阳20多倍的恒星崩溃过程中。之前在遥远宇宙区域发现的新黑洞是在伽马射线暴(GRBs)中发现的，然而SN 1979C截然不同，这是由于它非常接近地球，属于超新星类型，不可能与伽马射线暴有关。科学家基于该理论预测宇宙中存在着更多的黑洞，它们形成于恒星内核崩溃、未产生伽马射线暴的时期。 美国哈佛-史密森天体物理学研究中心的亚伯拉罕-罗卜(Abraham Loeb)该研究合著作者之一，他说：“或许这是首次普遍地观测发现一个黑洞，然而它却非常与众不同，由于十余年间的X射线观测数据证实了这是一个刚诞生不久的黑洞形式。”这个婴儿黑洞的31岁年龄与近期理论研究相一致。2005年，一项理论研究报告显示超新星SN 1979C的明亮光线的能量来源于一个黑洞的喷射流，该黑洞喷射流不能穿透恒星的氢气包裹层形成伽马射线暴。这项研究结果与SN 1979C的观测结果十分相符。

最近的黑洞

距离地球最近的黑洞大约24000光年之遥，这个黑洞是V4641 Sagitarii双星系统成员，它正在缓慢地吞噬其普通的伴星。1999年，这个黑洞猛烈地释放X射线时意外暴露了自己的位置。起初，天文学家认为该双星系统仅距离地球1600光年，但在2001年后续的观测中，发现其距离更远，是这一距离的15倍。

旋转最快的黑洞

黑洞并不仅仅是在宇宙空间吞噬气体，如果形成黑洞的恒星处于快速旋转，那么这个黑洞也会持续旋转。相比静止状态的黑洞，旋转黑洞能够更好地控制环绕其周围的宇宙物质盘。 这个快速旋转的黑洞叫做GRS 1915+105，大约每秒旋转1000次。这几乎是黑洞旋转的最快速度，这一速度是快速旋转恒星崩溃之前测定的。

1609年时，伽利略第一次将望远镜对准了天空 ，才发现原来宇宙之中有这么多天体，地球不过是 数千亿之一 而已。在没有能力解开宇宙的谜题时，人类自傲地觉得自己就是宇宙的主宰，存在的星球和星系就是宇宙的全部。因为 科技 的发展限制 ，我们的 想象力 也总是 跳脱不出现有的思维边框 ，那些“看似有趣的想法”不过是固有逻辑下的产物。

每当天文学家又发现巨大的天体时，许多人会说能有多大啊，不就又是多少亿个太阳吗？ 此前被公认为宇宙最大天体的盾牌座UY ，在最近又 跌落神坛 了，但是这次打败它的并不是其他红巨星或者红超巨星，而是人类最害怕的—— 黑洞 。

如果说你惧怕站在崖顶凝视深渊，当看见黑洞时你就会发现，深渊不过如此。我们甚至没有靠近黑洞俯瞰它的机会，就会被它 吞噬 。那么这个比盾牌座UY还大的黑洞到底是怎么来的？未来它还会继续变大吗？

大家都知道当说明某巨大天体或者星系有多大时，太阳的质量和体积就变成了一个量词，而囊括这一切的正是 宇宙 ，所以假如你提问宇宙到底有多大呢，多少个太阳才能填满宇宙？这个问题没有人能回答你，因为我们根本不知道宇宙到底是什么样形状的一个空间，可能它根本是 没有边界 的。

但是人类还是给现在观测到的宇宙进行了详细的 分层 ，因为将结构层次详细切分才能更好地研究。从目前来看宇宙应该是有边界的，不过它处在 不断地运动变化当中 ，至于变化的规律是怎样的，我们就不得而知了，毕竟我们现在连地球上的诸多变化规律都没搞清楚。

这是目前大概的划分，如果将地月系统这一类也放进来的话，宇宙的构成层次应该能写成一本书。

我们站在地球的视角之下，去观察整个宇宙，会发现这之中可谓是“群星璀璨”， 行星、恒星和其他星际物质构成了星系 ，这些星系又相互靠近聚集形成了 星系团 。比如我们所处的银河系，就是拉尼亚凯亚超星系团的一份子。目前我们只能依靠着红外望远镜去观察这些，在相关的基础上进行建模， 推测宇宙结构 ，虽然有偏差，但是70％还是相似的。

天文学现阶段定义的 总星系范围大概在距离我们200亿光年以外的位置 ，不过这一结论会在日后观察到更远的天体或者星系时被改变，说到底还是我们现在的 科技 没资格定义宇宙的大小，只能随着观察不断修改数据。因此，也许宇宙的大小是不变的，是我们 频繁更新数据 的行为使我们产生了宇宙在变大的 错觉 。

盾牌座UY是一颗 红超巨星 ，了解过太阳未来演化进程的人对红超巨星这一词一定都不陌生。红超巨星是 恒星演化的一个阶段 ，也可以说是它 衰老 的时期，当一颗恒星把自己内部的 氢粒子燃烧完 之后，内部的氦离子就会开始做 聚变反应 ，这时它的 内核会不断地压缩 ， 外部却会膨胀 ，像一个被吹起来的气球一样，据推测 70亿年之后太阳就会膨胀成一颗红巨星 ，这是会把附近的水星和金星都吞噬，地球大约也难逃一劫。

盾牌座UY也叫UY Scuti，是目前天文学家发现的体积最大的恒星，据研究推测能装下18亿个太阳， 它的半径应该是太阳的1700多倍，换算一下大概11亿公里，是我们无法想象的距离没错了。太阳与它的大小对比，可能就是西瓜籽和西瓜的差距。

不过前文提到了，红超巨星因为自身的核聚变反应，看起来脾气都不太好，盾牌座UY也是一样，正是这一点，科学界对于它大小的实际数据有争议。它的周围在自身的燃烧聚变之下，升起了 大面积的云雾气体 ，人类目前无法通过这些气体观测到它的实际大小，因此前面的数据都是 推测 。

不少天文学家根据红超巨星的特质指出，盾牌座UY极有可能是 “虚胖” ，我们的计算是 将它周围的气体也算进去了 ，实际上它很小，或者说质量非常小。不过目前这些都尚未得到证实，因此理论上它还是宇宙中最大的恒星。

大家看到这里需要特别注意， 盾牌座UY是最大的恒星而不是最大的天体 。因为在宇宙范围中，天体的概念非常广， 广义上说宇宙中所有的个体都可以称为天体 ，并不是只有星体而已， 因此类星体中的“黑洞”就在这时登场了 。

宇宙最大恒星盾牌座UY与类星体中的黑洞相比，可以说 不值一提 。 目前观测到的质量最大的黑洞是位于猎户座上的类星体 ，相较于能装下18亿个太阳的盾牌座UY， Ton618类星体内部的黑洞质量是太阳的660亿倍左右， 如果此时将盾牌座UY换成计数单位，这个黑洞可以 吞下366亿个盾牌座UY。

这个超大质量黑洞是在 1957年 时被发现的，但是当时的望远镜观测不清楚，并未给出明确的定义，后来根据它的颜色在观测台目录中的编号，称它为Ton618。

它距离我们大概有 104亿光年 ， 我们目前对总星系的定义范围不过才200亿光年 ，因此它的位置离我们还是非常遥远的。天文学家推测，在Ton618的中心地带有 吸积盘和超大质量黑洞 。看了它的我们会发现，它的光其实很亮，是目前最明亮的类星体之一， 光度是太阳的140万亿倍 。

至于它的半径大小，我们就要用另一种天文尺规 “史瓦西半径” 来解释了，史瓦西半径得于爱因斯坦的广义相对论引力场公式，这一公式之后也成为了天文学家描述黑洞半径的主要数据。

那么超质量的Ton618有多大呢？根据计算得出这个黑洞的直径在3907亿千米以上，也就是太阳半径的1302亿倍。

天文学家为了形象说明盾牌座UY的大小，打了一个比方，如果将这颗恒星放在太阳的位置上面， 它的边缘能延伸到木星 。而将Ton618放在太阳的位置，它可以 直接吞噬太阳系边缘地带，再向外延伸70多倍 ，很难说银河系能不能逃过它的魔爪。

此外其实科学家们还发现了许多超大质量黑洞，但是没有足够的证据和数据得以支撑，比如赫赫有名的 SDSS黑洞 ，因为是 双黑洞合成 的， 质量和范围都超级加倍 ，所以有人说它才是最大的黑洞，但是这一黑洞的数据 存在许多争议 ，所以目前我们说的最大的黑洞还是Ton618，它也 稳坐宇宙最大天体的宝座 。

不得不说“黑洞”可以说是科幻小说和**的常用素材，比如说最有名的《星际穿越》和《勇敢者的 游戏 》这两部**，都加入了大量黑洞的元素。可以说虽然迄今为止我们还没搞清楚黑洞是什么，但是它已经成为了 科幻恐怖片的最佳配角 了。

人类对于黑洞最早的认知就是来自于爱因斯坦的 广义相对论 了，它作为宇宙当中的一种天体，具有 强大的引力 ，靠近它的一切物质都 无法逃脱 。 光速是我们目前认知中最快的速度 ，但是 哪怕是光都无法逃脱 ，因此黑洞到底是不是“黑色”，其实是存疑的，为它取这个名字大抵是因为它能吞噬所有光明，而光明的对立面正是黑暗。

黑洞的类型是根据它诞生的原因和质量划分的，比如说 恒星级黑洞 ，就可能是像盾牌座UY这样的红超巨星燃烧到最后时发生了 超新星爆炸事件 ，中心物质会在引力之下 塌陷 为一个恒星级黑洞。

目前最大的恒星级黑洞是 LB-1 ，质量是太阳的70倍左右。而超大质量黑洞一般 存在于星系的中心 ，它的形成比较复杂一些。我们常说一口吃不成个胖子，因此科学家们推测超大质量黑洞是经过了 长时间的吞噬 ，变成了现在这样。

确定黑洞的形式和三个特定的物理量有关，分别是质量、角动量、电荷，在这三者共同作用之下，会 弯曲时空 ，形成 视界面 。黑洞的这一特点，使得我们根本看不出不同黑洞之间有什么不同，因此科学界给出了“黑洞没有头发”这种说法，也可以叫做 黑洞无毛定理 。科学家将头发定义成区分人类的显著特征，以此来类比黑洞，那么这些黑洞看上去都是光头，没有区别。

黑洞的引力虽然恐怖，但是在距离非常远的位置给它拍张照片还是有可能的，2019年时，天文学家就利用望远镜拍摄了一张黑洞的照片。这个黑洞在 M87星系 ，距离地球大概有 5300万光年 。根据研究照片，得出这可能是一个正在自旋的超大质量黑洞，中心的黑点是黑洞所在的位置，周边的白光则是黑洞吸收旁边气体发出的 辐射光 。

看过了宇宙当中的“大小争霸赛”，我们知道了原来盾牌座UY只能作为恒星中的top1， 放在天体当中，它就小得像一粒芝麻了 。目前除了Ton618黑洞被发现， 越来越多的黑洞也出现在了人们的视野当中， 科学家和天文学家至今都无法解释这种超大质量黑洞的具体来自哪儿，又是在什么时候诞生的。

所以 黑洞深处的谜题至今都没有被解开 ，词穷的我们也不知道怎么去描述这种天体的大小和恐怖之处，因此假如你打开搜索引擎，去搜索黑洞时，看到它的定义只会是 “使光都无法逃逸的天体” 。但是也难说光速就是宇宙中最快的速度了，说不定在某一个地方，就有超越光速的存在呢？

迄今为止，科学家在宇宙中发现的最大黑洞的TON 618，它的质量达到了太阳的660亿倍。 做一个比喻，如果太阳有一颗黄豆粒那么重，那么这个恐怖的黑洞就相当于大约1000艘航母！

像TON 618这样的黑洞，都被科学家称为超大质量黑洞。这种黑洞几乎在每一个星系的中心都有存在，质量普遍在太阳的100万倍以上，其中以TON 618为最。这样的质量，已经超出很多人的想象了，但科学家指出：宇宙中还可能隐藏着更加惊人、更加巨大的黑洞，大得令人拍案惊奇。

我们知道，目前科学家观测到的黑洞可以分为两类，除了我们刚才提到的超大质量黑洞之外，还有一种是恒星级黑洞。

恒星级黑洞的形成模型相对来说还比较清晰，那就是 大质量恒星在超新星爆发的时候质量超过了奥本海默极限，于是内核发生坍缩，形成了恒星级黑洞 。恒星级黑洞之间有时候会碰撞、融合，形成更大的恒星级黑洞。一般来说，恒星级黑洞质量普遍在太阳的5倍以上，并且不会超过太阳质量的100倍。

除了恒星级黑洞，还有刚才提到的 超大质量黑洞，其中大的像TON 618这样恐怖，小的像银河系中心的人马座A，质量也有太阳的400万倍 。

长期以来，科学家们都在尝试寻找其他质量区间的黑洞，比如小于太阳5倍质量的小黑洞，介于太阳质量100-100万倍之间的中等质量黑洞以及质量更小、尺寸在量子级别的微型黑洞（原初黑洞）。

在寻找的过程中，有些科学家忍不住思考：难道就不能更大吗？是否有黑洞比我们观测到的超大质量黑洞还要大，而且大了很多呢？

理论上来说，黑洞的确没有质量上限。想一想吧， TON 618距离我们大约104亿光年，这意味着我们看到的已经是它104亿年前的模样了 。在最近104亿年的时间里，它不一定吞噬过多少天体，成长到多么巨大呢！

正是考虑到了这一点，这些科学家才提出了这样的猜想。宇宙中最早的黑洞出现时，大爆炸也刚过去不到10亿年。在接下来一百多亿年的岁月里，那些最古老的黑洞有充分成长的时间和机会，也许就可以达到超乎想象的级别。

当然，如果仅仅靠吞噬其他天体来成长，那也不会变得太大。且不说它的周围有多少天体可以吞噬， 在它吞噬天体的过程中，也会向外释放强大的辐射，而这种辐射会阻碍其他物质向黑洞下落，因此这样的机制会在很大程度上限制黑洞的吞噬速度 。

一个黑洞想要快速成长，必须要经历与其他黑洞的并合，强强联手。不过，这对于黑洞周围的环境也有一定的要求，简单来说，它的周围要有足够多的黑洞来碰撞才可以，否则这个机制也不会让一个黑洞变得过大。

因此，像TON 618这样巨大的黑洞仅仅存在于那里，就是对物理学的一个巨大挑战，我们目前还找不到什么理论可以解释这些黑洞为何能成长到这样的级别，并且最终统治了一个星系。

而研究人员甚至认为，宇宙中可能存在一种 超巨型黑洞 （stupendously large black hole），其质量和尺寸都远远超过普通的超大质量黑洞。他们推测，有些超巨型黑洞的质量可能达到太阳的10000亿倍！要知道，作为宇宙中比较大的星系，银河系的总质量也只有大约15000亿倍太阳质量，这意味着超巨型黑洞可能比宇宙中大部分星系还要重！

每当想到这件事，科学家们反而更加激动。如果真的能够找到比它更加巨大的黑洞，那么我们的确就需要建立新的理论了。

大，不代表就容易寻找，否则它们今天也不至于还停留在理论层面上。关于如何寻找这些超巨型黑洞，科学家们提出了一些想法。

对于普通的超大质量黑洞来说，它们的质量普遍不会超过宿主星系的1%。而对于超巨型黑洞来说，就不一样了，它们的质量更加惊人，可以凭借自己的引力对整个星系造成干扰。比如，它的引力可以扭曲星系的形状，或者是改变星系之间合并的模式。因此，如果在一个星系中看到了诡异的扭曲现象，我们就有理由推测其内部可能存在超巨型黑洞。

另外，如果这些超巨型黑洞真的是在宇宙早期以一种我们还不知道的天体物理学机制形成的，那么至少在成长到如此巨大的过程中，会在周围的宇宙空间留下一些我们能够观测的痕迹。比如说， 在吞噬大量物质的时候，它们可能会在形成于大爆炸的38万年后的宇宙微波背景辐射中留下蛛丝马迹 。

与此同时，如果超巨型黑洞存在，并且以无与伦比的引力吞噬周围的天体，那么可能连暗物质都会被吸引到它的周围，形成一个暗物质晕。若是暗物质与这些黑洞发生相互作用，那么在这个过程中，可能就会有一种非常特殊的辐射被释放出来。不过，如果这些黑洞真的被暗物质晕所包围，那么对于我们的探测来说也将增加一些难度。

目前来说，这种超巨型黑洞仍然还只是假想中的天体，没有人真的发现过。它们的质量上限在哪里，也是个悬而未决的问题， 有的理论认为它们最大可以达到太阳的100亿亿倍，再大就要打破物理学定律 。即便如此，这个质量上限也足够惊人了。

如果科学家真的发现这样的黑洞，那么黑洞形成模型也会遭遇到巨大的挑战，我们不得不重新思考这样的黑洞是怎样形成的。也许它们不是来自于恒星的坍缩，而是直接由星际气体云坍缩形成的。总之，一旦发现超巨型黑洞，科学家们恐怕就要有很多事要做了。

我们也很好奇，在经历了104亿年的岁月后，TON 618如今到底有多么巨大。也许，它在今天已经成为了一个超巨型黑洞，只不过光还没有传播过来，我们没有发现吧……

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