本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
在宇宙中有一種非常明亮的天體，雖然距離地球非常遙遠，但是發出的光芒可以穿越幾十億光年的宇宙空間，被地球上的望遠鏡所捕捉到，這就是所謂的類星體。
類星體發出的光，不僅具有同步輻射造成的非熱性連續光譜，還有吸積作用造成極明亮的發射譜線，同時又有星際介質造成的吸收譜線。
而且其光譜學特性表現出巨大的紅移量。根據哈勃定律，這表明類星體在距離地球極其遙遠的地方。
》類星體實際上是一個星系，中間有一個巨大的黑洞。
這些星系都是宇宙在早期的時候形成的，因為那個時候宇宙沒有像現在這麼遼闊，早期的星際物質密度比現在高很多。
第1代恆星又大又亮，質量都很多都在太陽的100倍左右，燃燒的時間很短，在幾百萬年幾千萬年就燒光了以後，在經歷了超新星爆炸，殘骸質量大於三倍太陽質量就會形成一個黑洞。
由於之間恆星之間的距離比較近，所以大量的黑洞會合併，第2代第3代恆星就圍繞在這些大黑洞周圍形成了星系。
銀河系中心的球狀星團，就是在銀河最早期形成的銀河系的核心地帶，那裡大部分都是老年的恆星。在一立方光年的尺度範圍內，會有多達10~100顆以上的恆星。
我們銀河系中心的大黑洞有400多萬顆太陽質量，但是類星體中心的大黑洞，它的質量卻要大得多，一般會達到幾十億顆太陽的質量。
》外界的物質在向黑洞掉落的時候，就會釋放出能量爆發。
摩擦會形成極高的溫度，電子被剝離，形成圍繞黑洞旋轉等離子流。
我們知道帶電的物質加速的時候會發出電磁波，所以這些等離子流加速的時候會發出強烈的輻射。
由於圍繞類星體赤道部分的有巨大的物質盤所阻擋，類星體內部的輻射會從垂直於赤道的兩極部位射出。
這些輻射帶有著極高的能量輸出，發出的高溫等離子射流範圍可以達到上百萬光年。
》宇宙大爆炸以來最大爆炸現場，距離地球3.9億光年。
蛇夫座NGC 4258星系中心黑洞發生超級能量噴發。
這次超級能量噴發在2016年被天文學家捕捉到，噴發期內一共釋放了銀河系全部恆星在1000萬年發出的能量，目前已噴發完畢。
相當於把2千萬億顆地球的質量全部轉化為能量。
一般的情況下，掉入黑洞中的物質會有40%的質量轉化為能量。
在這次噴發過程中，黑洞的質量增加超過100億個太陽。
根據黑洞面積定律，黑洞沒有質量回吐的機制。在不斷的吞噬外界物質的同時，黑洞會不斷的變大。
》黑洞越大，靠近它越安全。
根據黑洞半徑的史瓦西計算公式，黑洞的視界半徑和黑洞的質量成正比，而引力和半徑的平方成反比。也就是說，隨著黑洞質量的增加，事件視界附近的引力和質量成反比關係。
所以我們就推導出黑洞的質量越大，事件視界附近的引力就越小。
只要黑洞的直徑達到一光年，事件視界附近的引力就和地球表面的引力相當，一般在天文學上，我們認為這樣的黑洞是可以安全靠近的。
那麼怎麼樣製造出這麼一個巨大的黑洞呢？這可是需要15,000億個太陽質量。相當於要把銀河系1/10的恆星塞在黑洞的範圍裡面。
類星體都是在宇宙演化早期形成的，利用恆星早期間距較小的情況，把大量的物質吞噬進黑洞的內部。
如果黑洞的直徑大於1000光年，那麼事件視界半徑處的引力就只有地球表面引力的1‰，幾乎可以忽略不計。
》還記得星際穿越裡的大黑洞岡圖雅嗎？
外星文明在岡圖雅裡面放了一個超立方體來幫助人類。
事實上很多宇宙學家和天體物理學家都認為在大黑洞的附近有一個「宜居帶」。
描述黑洞的參數有質量、角動量和電荷。質量決定黑洞的大小，角動量和電荷決定黑洞的性質。
角動量和電荷組合一下，就會把黑洞分成4種：
不旋轉，不帶電的黑洞，這就是所謂的施瓦西黑洞。一般的情況下，史瓦西黑洞的計算公式比較簡單，所以科普作品裡都會用史瓦西半徑來代替黑洞的半徑。不旋轉帶電的黑洞。旋轉不帶電的黑洞。又旋轉又帶電的黑洞，一般稱之為克爾~紐曼黑洞。正常情況下恆星都是帶正電的，因為電子質量輕，恆星風吹走了大量電子。我們的太陽就是帶正電的，而太陽風吹到的地方，比如說地球就帶著負電。
如果恆星死亡之後變成一個黑洞，會帶有正電荷。所以理論上說，第4類黑洞，也就是克爾~紐曼黑洞是宇宙中唯一應該存在的黑洞。
但是克爾~紐曼黑洞所帶的電荷/質量比不會很大，如果電荷/質量比特別大的話，黑洞的奇點就會裸露出來。
克爾~紐曼黑洞會有奇異的性質。
由於時空拖曳效應，黑洞周圍的空間會被分層，會形成一個所謂的能層。
》能層是孕育超級文明的天堂。
能層是克爾黑洞周圍的一個橢球區域，在這個區域中，黑洞的旋轉將時空連續體拖拽成南北極變薄，赤道變厚的「南瓜」型。
這個「南瓜」的中間是黑洞事件視界本體的球形，能層就是「南瓜」最外層和事件視界中間的這樣一個區域。
這種現象被稱為「第3類透鏡效應」或「框架拖拽效應」。因為參照系相對於宇宙的其他部分來說不是靜止的。
能層的外部由宇宙靜止空間表面限定，內部由內視界限定。
在能層中，可以從黑洞的旋轉中獲得「幾乎無限」的能量，而且那裡是熱力學第二定律幾乎失效的地方，生命體可以具有幾乎無限的壽命。
而且，能層內部可以和外部世界通訊，也可以用黑洞的能量飛出黑洞的引力範圍。
在黑洞附近每時每刻都發生著宇宙之間最高能量的事件，對於探索宇宙的奧秘很有幫助。
不過也正因為如此，高能量也有可能殺死生命。
》生命是否能夠在極端環境下生存，深海黑煙囪附近的生物告訴我們，可以！
黑煙囪周圍的海水溫度可以達到400度，但是在幾百個大氣壓的情況下，會處於超臨界狀態，而不會沸騰。
在這些熱液裡面，生存的一些盲蝦、盲蟹等生命。其中最有名的是一種蝸牛，叫鱗角腹足蝸牛。殼外面有硫化鐵層，腹足上面覆蓋的硫化鐵的鱗片。
由此可見生命的適應能力有多麼的頑強。
地球上的發達國家都在苦寒之地，在極端環境下孕育的外星文明一定會是一個超級文明！
因為他們在對抗自然環境中要付出更多的努力，也更容易了解宇宙背後的運作規律。