太陽能容納 130 萬個地球,銀河系中心“人馬座 A*超大質(zhì)量黑洞,質(zhì)量是太陽的 400 萬倍,但是如果把你扔進(jìn) TON 618 面前,所有的“大”都將失去意義。
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在它的面前,我們的太陽是一粒塵埃,我們的銀河系中心黑洞只是一顆還沒長大的玻璃珠,它是目前人類在宇宙中發(fā)現(xiàn)的最大單體天體之一,它的質(zhì)量是太陽的 660 億倍。
TON 618 的名字聽起來像是一個機(jī)器人的編號,它的全稱是 Tonantzintla 618,這個名字源于 1957 年墨西哥的托南欽特拉天文臺,當(dāng)時天文學(xué)家在照相底片上發(fā)現(xiàn)了一顆發(fā)出強(qiáng)烈藍(lán)紫光的天體,因為它太亮了,而且在底片上是一個點,所以最初它被歸類為“暗藍(lán)色的恒星”。
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直到 1970 年,隨著射電天文學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家在博洛尼亞通過射電波段再次捕捉到了它,這顆“恒星”發(fā)出的射電波強(qiáng)得離譜,隨后的光譜分析徹底震驚了科學(xué)界:這顆天體的光譜發(fā)生了巨大的紅移,根據(jù)哈勃定律,紅移越大,距離越遠(yuǎn)。
計算結(jié)果顯示,這顆“藍(lán)色恒星”根本不是我們銀河系的本地恒星,而是位于 104 億光年 之外的遙遠(yuǎn)宇宙,這引發(fā)了一個讓天體物理學(xué)家冷汗直流的矛盾:距離越遠(yuǎn),物體在視覺上應(yīng)該越暗,如果它在 104 億光年外還能發(fā)出如此強(qiáng)烈的藍(lán)光和射電波,那它該有多亮?
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答案是它的亮度是太陽的 140 萬億倍,它比整個銀河系的總亮度,還要強(qiáng) 2.5 萬倍,它不是一顆恒星,它是宇宙中的燈塔。
TON 618 黑洞的質(zhì)量約為 660 億個太陽,這個數(shù)字大到令人麻木,為了讓你產(chǎn)生直觀的恐懼,我們需要一些對比:
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太陽占了太陽系總質(zhì)量的 99.86%,銀河系中心的黑洞 Sgr A* 占了 400 萬個太陽質(zhì)量,TON 618 是 Sgr A* 的 16,500 倍,如果把 Sgr A* 比作一顆高爾夫球,那么 TON 618 就是一座 珠穆朗瑪峰。
2019 年,人類拍下了第一張黑洞照片,M87*,那個黑洞已經(jīng)是怪獸級別了,質(zhì)量是太陽的 65 億倍,TON 618 是 M87* 的 10 倍,如果把 M87* 比作地球,TON 618 就是那個巨大的木星。
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黑洞的邊界叫做史瓦西半徑,是連光都逃不出去的地方,TON 618 的史瓦西半徑約為 1950 億公里,直徑則是 3900 億公里,果把 TON 618 放在太陽系中心,它的視界將瞬間吞沒所有的八大行星、柯伊伯帶以及一部分奧爾特云,光即便是以每秒 30 萬公里的極速,想要橫穿這個黑洞的直徑,也需要 15 天。
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既然它是黑洞,為什么會這么亮?
因為它并不像我們平時想象的那樣是個孤獨的黑球。它是“活躍星系核,想象一個巨大的旋渦,就像浴室下水道的渦流,在這個旋渦里,氣體、塵埃、甚至恒星被撕碎,以接近光速的速度繞著黑洞旋轉(zhuǎn),然后螺旋墜入視界。
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這個旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)盤叫做吸積盤。
在 TON 618 的吸積盤中:物質(zhì)以極高的速度互相摩擦,產(chǎn)生了高達(dá)數(shù)千萬甚至數(shù)億攝氏度的高溫,這種溫度足以讓它瘋狂地釋放出 X 射線和伽馬射線,一部分物質(zhì)并不是掉進(jìn)黑洞,而是被極強(qiáng)的磁場加速,沿著黑洞自轉(zhuǎn)軸的兩極,像激光槍一樣向宇宙深處噴射出去,這道噴流可以長達(dá)數(shù)百萬光年。
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TON 618 如此明亮,是因為它正在“進(jìn)食”,它每年需要吞噬 幾百到上千個太陽 的質(zhì)量,平均下來,它每天都要吃掉幾顆恒星,它在宇宙中不僅是一個質(zhì)量怪獸,更是一個永不停歇的恒星粉碎機(jī)。
按照現(xiàn)有的黑洞形成理論,黑洞是通過吞噬物質(zhì)慢慢長大的,但是哪怕它一刻不停地吃,要在短短 34 億年里長到 660 億倍太陽質(zhì)量,也是不可能的,為了解釋 TON 618 的存在,科學(xué)家不得不提出了更激進(jìn)的理論:
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直接坍縮黑洞理論認(rèn)為,在宇宙極早期,存在著極其巨大的原始?xì)怏w云,這些氣體云沒有分裂成恒星,而是因為某種特殊的機(jī)制,直接整體坍縮成了一個幾萬甚至幾十萬倍太陽質(zhì)量的“種子黑洞”。
有了這個巨大的“贏在起跑線上”的種子,再加上早期宇宙物質(zhì)極其豐富,它才能通過瘋狂的暴飲暴食,最終長成了 TON 618 這樣的終極怪獸。
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TON 618 目前確實是觀測到的冠軍,但它可能不是宇宙的極限,在理論物理中,有一個概念叫做“極其巨大的黑洞”,科學(xué)家推測,黑洞質(zhì)量的上限可能在 500 億到 2700 億 個太陽質(zhì)量之間。
為什么會有上限?
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因為一旦吸積盤太大,它自身的引力會導(dǎo)致吸積盤斷裂、坍縮成恒星,反而阻礙了物質(zhì)落入黑洞,TON 618 的 660 億倍質(zhì)量,已經(jīng)非常接近這個理論極限的下限,它可能就是黑洞家族中的“哥斯拉”,代表了物理法則允許存在的最大尺度。
我們現(xiàn)在看到的 TON 618,是它 104 億年前 的樣子,那是它年輕氣盛、正在瘋狂吞噬物質(zhì)的“高光時刻”,那么104 億年后的今天,它變成什么樣了?
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經(jīng)過了 100 多億年的歲月,它可能又吞噬了無數(shù)的恒星和氣體,甚至合并了幾個星系中心的黑洞。現(xiàn)在的它,質(zhì)量可能早已突破 1000 億倍,但也有可能隨著宿主星系的氣體被耗盡,吸積盤會逐漸消失,沒有了物質(zhì)摩擦發(fā)光,那個耀眼的類星體會熄火。
如今的 TON 618,極有可能變成了一個隱藏在黑暗中的、不可見的幽靈巨獸,它潛伏在一個巨大的橢圓星系中心,靜靜地統(tǒng)治著周圍的一切,只有偶爾吞噬一顆倒霉的路過恒星時,才會短暫地亮一下,發(fā)出屬于深淵的冷笑。
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好消息是,它離我們很遠(yuǎn),壞消息是,在廣袤的宇宙中,像這樣的怪獸,肯定不止一只,當(dāng)我們下次仰望星空,在那片看似平靜的黑暗深處,或許正有一雙雙看不見的眼睛,那是吞噬了數(shù)億個太陽的深淵,正在回望我們。
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