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超大品質黑洞是個什麼東東?

大家對黑洞這個詞本身可能並不陌生, 它頻繁出現於引力波的新聞報導和各類科幻電影中。 通常, 人們提到的黑洞一般是指恒星量級的黑洞,

品質大約在3-100倍太陽品質之間, 是大品質(約25倍太陽品質以上)恒星最後塌縮形成的。

作為這些恒星品質黑洞的 “巨無霸”同胞, 那些品質範圍在10萬到幾十億, 甚至上百億倍太陽品質之間的黑洞, 被稱為超大品質黑洞。 與恒星品質黑洞相比, 這些超大品質黑洞的形成機制以及其在宇宙中的分佈狀況都還是未解之迷, 目前科學家們通過觀測, 僅發現這類黑洞廣泛存在於大品質星系的中心, 包括我們的銀河系。

實際上, 超大品質黑洞存在的最強證據, 就是來自於我們銀河系中心。 由於光線都不能逃逸出黑洞, 因此黑洞本身並不能被直接探測到, 天文學家通過對銀河系中心附近多個恒星運動軌道二十多年的精確測量, 推斷出它們中間小於1光周(光傳播一周的距離, 約1800億公里)的尺度裡面存在一個品質約四百萬倍太陽品質的天體。

這樣的緻密天體, 唯一的可能性就是一個四百萬倍太陽品質的黑洞。 再者, 超大品質黑洞中有一些是十分活躍的,

天文學家對超大品質黑洞的觀測研究主要針對這類活躍增長中的黑洞。 它們位於星系的中心, 貪婪地吞噬星系中的氣體以獲得自身的增長, 氣體在落向黑洞視界的過程中會被加熱, 從而產生可以被探測到的電磁波輻射, 而被觀測到的天體被稱為活動星系核。

在二十世紀二三十年代, 這類天體剛被發現不久, 當時它們也被稱為類星體, 因為在光學圖像上看它們和恒星非常相似。 當然, 當時的科學家們還沒有黑洞的概念, 也不知道這類天體的本質是什麼。

這類增長中的超大品質黑洞是宇宙中的一種極端天體, 它們可以在星系萬分之一的尺度裡面產生星系一萬倍的能量, 並通過全波段的電磁波輻射到宇宙中, 包括射電、紅外、光學、紫外、X射線輻射等。

近年來, 隨著觀測手段的進步, 天文學家們對超大品質黑洞的理解有了長足的進步。 目前觀測到的最遙遠的增長中的超大品質黑洞, 位於宇宙大爆炸後約8億年, 而我們目前的宇宙年齡約137億年, 也就是說我們觀測到了129億年前黑洞附近的電磁波輻射。

觀測證據還表明, 在這上百億年的時間裡, 很有可能超大品質黑洞的增長演化是與它們所屬星系的演化息息相關的。 同時, 人們發現原來明亮的類星體只是超大品質黑洞的冰山一角, 更多比例的黑洞品質增長可能是以更緩和(相對較小品質星系中)以及更隱蔽(被氣體和塵埃所遮蔽)的形式進行的, 不能被通常的光學觀測所發現。

不能被通常的光學觀測所發現。

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