03.07 目前發現的最大的黑洞有多大?黑洞的質量有上限嗎?

講科學堂


我們生活在地球上,這個地球很大,大到無邊無際,然而最小的恆星的質量也是地球的3萬倍左右,太陽的質量更是地球的33萬倍,但是黑洞的質量更大,科學家們已經發現的所有的黑洞質量都比太陽大,在一些星系的中心還存在著超大質量黑洞,質量基本都在太陽的10萬倍以上,它們都是宇宙中最大級別的單一天體。




在我們銀河系的中心存在著一顆質量相當於太陽431萬倍的超大質量黑洞——人馬座a*,但是在銀河系的鄰居仙女座星系的中心則存在著一個相當於太陽質量1億倍的黑洞,不過它的質量也並非特別巨大,和銀河系與仙女座星系同屬於獅女座星系團的m87星系中心黑洞的質量是太陽能65億倍左右,它也是首個給科學家們拍到真實影像照片的黑洞,如下圖:

不過科學家近日發現了一個更大的黑洞,8月6日美國《新聞週刊》雜誌報道,科學家使用歐洲南方天文臺的甚大望遠鏡(VLT)在距離地球7億光年的霍爾姆15A星系團中發現了一個質量為太陽400億倍的超大黑洞,並且認為它是距離太陽系半徑10億光年的區域中最大的超大質量黑洞,是我們銀河系中心黑洞的9300倍。



然而已知最大黑洞還不是它,目前科學家發現的最大黑洞是位於北天獵犬座方向的TON 618,其質量相當於太陽660億倍,或者說相當於銀河系中心黑洞質量的1.5萬倍。不過這個黑洞距離我們更加遙遠,在104億光年外。


Ton 618就是宇宙中最大的黑洞了嗎?當然還無法確定,那麼黑洞的質量上限又是多少呢?目前還沒有定論,但是任何事物都有其限度,黑洞當然也是有它的質量上限的,而且數值肯定十分巨大,有的科學家甚至認為黑洞的質量上限就是我們的宇宙質量,當它吸收了宇宙中的絕大部分物質之後,其自身平衡會被打破,從而從其奇點處產生一次大爆發,宇宙便從此誕生。


人類的方向


質量介於100萬倍至100億倍太陽質量之間,通常每個星系的心應該都有一個或數個超大質量黑洞。就拿銀河系中心的黑洞來說,人馬座A*是銀河系最大質量的黑洞,它大約是太陽質量的400萬倍。

我們一直在思考,黑洞是如何變成這麼大質量的?恆星坍縮產生恆星級黑洞應該是超大質量黑洞的起源這個說法已經是錯誤的了。

事實上超大質量黑洞誕生之後還需要“進食”,它們“進食”的方式有兩種:

一是吸積塵埃氣體,意思就是超大質量黑洞會一直吸收周圍的塵埃氣體;

二是吞噬恆星,其實就是當恆星進入到超大質量黑洞勢力範圍時,恆星會先被超大質量黑洞強大的潮汐力撕碎,然後恆星物質在黑洞周圍形成吸積盤,最後被超大質量黑洞吞噬。

其實上,黑洞沒有大小之分。

因為黑洞說到底就是一個奇點,奇點就是體積無限小、卻把周圍一切物質都納入其中的一個點。所以,奇點也是一個密度無限大的點。我們一般是用質量來衡量黑洞的,就像我們平時一直說“超大質量黑洞”而不是“超大黑洞”。




黑洞一直以來都是一個神秘的話題,它雖然有著幾乎無限的引力,但是不代表著它有一幅無比巨大的身軀。大部分的黑洞還是非常小的。黑洞是宇宙中最恐怖的天體,即使最普通的黑洞,光也是逃脫不了的。

那宇宙中最大的黑洞有多大呢?最小的黑洞又有多小呢?

萬事萬物皆有度,一旦過度會發生質的變化。黑洞最小可以變成基本粒子,大到不知多大。就連天文學家也無法說明黑洞的上限有多大,黑洞可以不斷吸收物質,從而它的質量會不斷的增加,但是總會有一個限度導致它不能承受,這時候黑洞就有可能發生爆炸。


星球上的科學


雖然黑洞本身不發光,但黑洞吞噬物質之後會形成一個環繞黑洞的吸積盤,其中可以輻射出極為強烈的電磁波(包括可見光、無線電波),儘管距離非常遙遠也能被觀測到,這種類型的黑洞就被稱之為類星體。TON 618是一個非常明亮的類星體,它的亮光掩蓋了它所處的星系,使星系變得不可見。TON 618的絕對星等為-30.7等,這意味著它的亮度是太陽的140萬億倍。按照TON 618的質量來計算,它的史瓦西半徑為1300天文單位,即0.02光年。

超大質量黑洞的誕生源自於早期星系中豐富的物質,但理論表明,它們並不能無限增長。隨著超大黑洞質量的增加,其引力會促使吸積盤中的物質發生引力坍縮而形成恆星,所以黑洞的質量不能無限增加。理論上,超大質量黑洞的質量上限為太陽的數百億倍,這意味著TON 618已經差不多是宇宙中最大的黑洞。


火星一號


早在牛頓萬有引力時期英國科學家約翰.米歇爾就意識到了黑洞的存在



在1783年他寫給卡文迪許的信中寫到如果將太陽變成一個半徑3公里的天體,那麼引力就會強大到讓光都飛不出去,這個在世界上就會變得不可見,1796年法國物理學家拉普拉斯認為如果一顆地球大小的天體質量達到太陽的250倍,那麼由於引力作用光線無法離開這個天體,所以我們也不可能看見它。

但以上兩位科學家對黑洞的猜想只是經典物理學框架下的一個“抖機靈”,真正從理論上證明黑洞的存在還是1916年愛因斯坦廣義相對論正式發表並被史瓦西破解以後的事了。


當時的德國天文學家卡爾.史瓦西通過解愛因斯坦引力場方程得到了黑洞存在的證據,併產生了諸如“史瓦西半徑”“史瓦西解”在內的一系列關於黑洞的物理學名詞,時至今日黑洞已經成了大部分物理學家都承認的一種天體。

那麼如今人類發現的質量最大的黑洞是誰呢?

答案是位於35億光年外的雙黑洞系統SDSS J140821.67+025733.2,質量為太陽的1960億倍,而銀河系中心的人馬座A*質量只有太陽的430萬倍,今年4月10日公佈的5500萬光年外M87星系中心黑洞的質量也才只是太陽的65億倍。


雖然目前有著“霍金輻射”從理論上證明了黑洞並非永久存在,但由於質量越大的黑洞霍金輻射越微弱,因此目前科學家並不認為人類能看見黑洞的死亡過程。

本質上看黑洞的質量只取決於周邊還有多少天體供它“吞噬”,因此黑洞的質量是沒有上限的,只要給它足夠多的物質它就能持續不斷的增長。


宇宙觀察記錄


現今發現最大的黑洞是SDSS J140821.67+025733.2,這是個雙黑洞系統,質量是太陽的1960億倍,距離地球有35億光年。


這顆SDSS黑洞是由芬蘭圖爾拉天文臺的莫里.瓦爾頓恩發現的,他在2007年9月的探測後說,由愛因斯坦相對論可預測到,這個雙黑洞系統會在約1萬年中合併成一個黑洞。

這個SDSS雙黑洞形成於OJ287中心,其中一個小黑洞的質量也有太陽的1億倍。它繞著大黑洞不停的運行,一週需要12年,小黑黑洞有時候會與大黑洞的邊緣發生碰撞,每一次碰撞都會發出較明亮的光。

大黑洞的質量就有太陽的180億倍,它的引力場使小黑洞的軌道出現39⁰的傾斜,這會影響到碰撞的邊緣物質。

這個超級雙黑洞系統的發現,切實證明了相對論中的“黑洞之間形成的引力波時,黑洞彼此間會呈螺旋狀彼此靠近。”這與我們日常看到的水面漩渦很是相似,當有兩個物體在漩渦內,會互相旋轉著慢慢靠近,最後都會進入漩渦內。

美國科學家惠勒曾說:“黑洞的大小取決於它圍繞物質區域有多長,還有黑洞為了生長吞噬宇宙物質的速度有多快,從理論上說黑洞的大小沒有上限”。


弄潮科學


你可以百度啊!不知道有沒有,人類的科技還沒有那個能力。就好像讓古時候的人來製造電腦💻,你覺得他能實現嗎?人類現在很多對宇宙終極理論,都是想象出來的,其實根本不用去思考,因為沒有意義!人們還沒有達到那個層次的知識水平,胡亂揣測根本推動不了科學的發展,迷信思想就是這麼來的!


光速隨引力增加而減小


兩個迄今已知最大的黑洞——它們的質量達到太陽的100億倍,分別位於代號為NGC3842和NGC4889的星系中。最大上限的黑洞質量為太陽的500億倍。


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