超大質量黑洞
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黑洞是一片重力強到任何東西(連光也不例外)一旦越過一個叫「事件視界」的邊界就再也逃不出來的區域。恆星死亡後留下的黑洞只有太陽的幾倍到幾十倍重。但幾乎每個大星系的中心都坐著遠為龐大的東西:一個比太陽重數百萬到數十億倍的黑洞。這就是超大質量黑洞(SMBH)。
就質量而言,數字令人咋舌:典型的一個在約 10^6 到 10^10 個太陽質量之間。然而黑洞的尺寸隨質量成比例,即便是這些巨獸也很緊湊——一個十億太陽質量的黑洞,事件視界只比我們的太陽系寬幾倍,在星系尺度上不過一個小點。我們靠觀測恆星和氣體繞中心的運動來稱它們的重量:東西繞一個看不見的點轉得越快,藏在那裡的質量就越大。在銀河系中心,恆星繞著一個約 400 萬太陽質量的隱形天體(人馬座 A*)打轉,如今我們甚至已經直接拍到了這樣一個黑洞投下的陰影。
超大質量黑洞是每一個 AGN 和類星體的引擎:當氣體朝它墜落時,釋放的能量點亮了星系核心。關鍵的是,黑洞的質量與它整個宿主星系的某些性質同步變化(即 M-σ 關係),暗示它們是一起長大的。它們如何在早期宇宙中如此迅速地長到這麼大——有些在宇宙不到十億歲時就已經有數十億太陽質量——至今仍是懸而未決的謎。一個常見的誤解是它們會把所在的星系「吸進去」;事實上星系的大部分都在黑洞重力可及範圍之外繞行,受到的拉力不比一顆遙遠行星感受到恆星的引力更強。
星系 M87 擁有一個約 65 億太陽質量的黑洞。2019 年,事件視界望遠鏡拍下了被它的事件視界彎曲環繞的發光光環——這是人類第一次直接拍到超大質量黑洞的陰影,一個比我們整個太陽系還寬的暗盤。
數百萬到數十億個太陽的質量,擠進一個太陽系大小的區域。
超大質量黑洞並不會把所在星系吸光——遠離中心處,恆星繞它轉的方式與繞任何等質量天體並無兩樣。它只「吃」那些恰好墜到極近處的氣體,而大多數時間裡它都安靜而黑暗。