在浩瀚無垠的宇宙中，黑洞一直是最為神秘且引人入勝的天體之一。8月11日，科學(xué)界傳來震撼消息：一個(gè)國際研究團(tuán)隊(duì)聲稱發(fā)現(xiàn)了迄今質(zhì)量最大的黑洞，其質(zhì)量高達(dá)太陽的360億倍，這一數(shù)字相當(dāng)于銀河系中心黑洞質(zhì)量的1萬倍，相關(guān)研究成果發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月報(bào)》上。

這個(gè)被發(fā)現(xiàn)的“宇宙巨獸”位于距離地球50億光年的“宇宙馬蹄”星系中心。傳統(tǒng)測量遙遠(yuǎn)黑洞質(zhì)量的方法依賴于其活躍吸積狀態(tài)，即黑洞吞噬周圍物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)烈輻射和物質(zhì)流，但這類估算往往存在較大誤差，而且對于那些“休眠”黑洞，也就是在觀測時(shí)沒有積極吸積物質(zhì)的黑洞，探測難度極大。為了突破這一困境，此次研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地結(jié)合了引力透鏡效應(yīng)與恒星運(yùn)動學(xué)分析。

引力透鏡效應(yīng)是指大質(zhì)量天體的引力場如同一個(gè)透鏡，能夠彎曲并放大更遠(yuǎn)處天體的光線。而恒星運(yùn)動學(xué)則是研究星系內(nèi)恒星的運(yùn)動以及它們圍繞黑洞運(yùn)動的速度和方式，被視為黑洞質(zhì)量測量的黃金標(biāo)準(zhǔn)。通過加入引力透鏡效應(yīng)，團(tuán)隊(duì)得以延伸觀測視野，深入宇宙深處。

在此次探測中，研究團(tuán)隊(duì)檢測到黑洞改變了與其“擦身而過”的光的路徑，同時(shí)發(fā)現(xiàn)宿主星系內(nèi)部核心區(qū)域的恒星以每秒近400公里的驚人速度運(yùn)行。這兩項(xiàng)關(guān)鍵證據(jù)共同鎖定了這個(gè)超大質(zhì)量黑洞的存在，并精確揭示了其“體重”。

如此巨大的黑洞是如何形成的呢？目前科學(xué)界普遍認(rèn)為，黑洞的形成主要有兩種途徑。一種是恒星坍縮，當(dāng)質(zhì)量巨大的恒星（通常大于20倍太陽質(zhì)量）耗盡燃料時(shí)，其核心會在自身引力作用下急劇坍縮，形成恒星級黑洞。這些恒星級黑洞可以通過不斷吞噬周圍的物質(zhì)，以及與其他黑洞合并，逐漸成長為更大質(zhì)量的黑洞。然而，對于此次發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量高達(dá)360億倍太陽質(zhì)量的超級黑洞，僅僅依靠這種方式在有限的宇宙時(shí)間內(nèi)似乎很難形成。

于是科學(xué)家提出了另一種可能，即部分黑洞可能起源于宇宙早期。在宇宙大爆炸之后的早期階段，物質(zhì)分布并不均勻，一些區(qū)域的氣體云在強(qiáng)大的引力作用下直接坍縮，跳過了恒星形成階段，直接形成了質(zhì)量較大的“種子”黑洞。

這些“種子”黑洞憑借其強(qiáng)大的引力，快速吸積周圍的物質(zhì)，并與其他黑洞不斷合并，從而在相對較短的時(shí)間內(nèi)成長為超大質(zhì)量黑洞?！坝钪骜R蹄”星系中心的這個(gè)超級黑洞很可能就是通過這種方式，在漫長的宇宙演化過程中逐漸形成的 。

關(guān)于這個(gè)黑洞的形成時(shí)間，雖然目前還沒有確鑿的定論，但可以肯定的是，它經(jīng)歷了極其漫長的歲月。由于它位于50億光年之外，我們現(xiàn)在觀測到的其實(shí)是它50億年前的狀態(tài)。

這意味著，這個(gè)黑洞至少在50億年前就已經(jīng)達(dá)到了如今的巨大質(zhì)量，而在此之前，它必然還經(jīng)過了更為漫長的吸積和合并過程?？紤]到宇宙的年齡約為138億年，它很可能在宇宙演化的早期階段就開始形成，并在數(shù)十億年的時(shí)間里不斷成長壯大。

那么，黑洞的質(zhì)量是否有上限呢？有科學(xué)家通過理論計(jì)算和觀測研究認(rèn)為，黑洞的質(zhì)量并非可以無限增長。據(jù)萊斯特大學(xué)的研究人員稱，黑洞在能量耗盡之前，其質(zhì)量頂多能達(dá)到太陽的500億倍。這是因?yàn)楹诙吹馁|(zhì)量增長依賴于吞噬周圍的物質(zhì)，而這些物質(zhì)通常以氣體云的形式存在于黑洞周圍，形成一個(gè)吸積盤。

當(dāng)黑洞質(zhì)量達(dá)到一定程度，其強(qiáng)大的引力和輻射會擾亂周圍的氣體環(huán)，使這些氣體環(huán)變得不穩(wěn)定，“碎裂”變成恒星，從而切斷了黑洞的“食物供應(yīng)”，使其無法繼續(xù)生長 。

不過，這一質(zhì)量上限并非絕對。從理論上來說，超過這一上限的黑洞質(zhì)量是可能存在的，而且科學(xué)家也觀察到過這樣的黑洞。

比如Ton618黑洞，它的質(zhì)量被認(rèn)為是太陽的660億倍，被認(rèn)為是宇宙中最大的單一天體，堪比銀河系總質(zhì)量的1/23，是銀河系中型黑洞質(zhì)量的15,500多倍，比很多小型星系的質(zhì)量還大，比如它是銀河系的近鄰大麥哲倫星系質(zhì)量的6.6倍，相當(dāng)于已知最小星系賽格瑞2質(zhì)量的十余萬倍，它的強(qiáng)大引力使得它每天都能吞噬掉相當(dāng)于91個(gè)地球質(zhì)量的物質(zhì)。

所以，科學(xué)家近期觀測到的“宇宙馬蹄”星系中心黑洞很可能并非是迄今為止最大的黑洞，Ton618黑洞是要更大一些的。

然而，Ton618黑洞也并不是迄今為止觀測到的最大的黑洞，繼該黑洞之后，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了巨型黑洞SDSS J073739.96+384413.2，它的質(zhì)量是太陽的1040億倍，是Ton618質(zhì)量的1.57倍，直徑是地球到太陽距離的2053倍，大約是6118億公里，是 Ton618直徑的1.53倍，不過該黑洞的詳情還有待于后續(xù)觀察。

2020年5月份時(shí)，芬蘭科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)更大的黑洞，名為SDSS J140821.67+025733.2，其距離太陽系約35億光年，處于OJ287類星體的中心位置，其質(zhì)量大約是太陽的1960億倍（也有說法稱180億倍），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了之前科學(xué)家認(rèn)為的黑洞質(zhì)量上限，而且這里還有一個(gè)較小的黑洞，其質(zhì)量約為太陽的1億倍，每12年圍繞較大黑洞運(yùn)行一周。

這種巨型黑洞基本都是誕生于宇宙之初，開始時(shí)就具有巨大的質(zhì)量，在宇宙誕生至今的大約138億年中，它們一直在不停的吸食周邊的物質(zhì)，質(zhì)量也一直在增長。

消息來源：新華網(wǎng)8月12日報(bào)道《新發(fā)現(xiàn)黑洞質(zhì)量相當(dāng)于360億個(gè)太陽》