宇宙最大黑洞,還有那讓霍金輸掉賭約的黑洞,都是什麼來頭?

如果你正在看這黑洞，你看到的是它的事件視界，正如廣義相對論所預測的，質量的存在使得時空變形，使粒子的路徑朝向質量彎曲的黑洞的事件視界，這種變形強烈到沒有任何的路徑是遠離黑洞的，任何東西想要通過這個事件視界，逃逸速度都必須超過光速。

黑洞

愛因斯坦的相對論指出，在任何慣性坐標中，物質的速率都不可能超越真空中的光速，所以逃離黑洞顯然是不可能的。也就是說包括光在內的一切物質，都無法從事件視界到達外部，所以黑洞只是一個不會反射任何光的黑暗球面，這就是黑洞「黑」的部分。

而在史瓦西半徑以下的天體中的任何物質，也就是所有進入到事件視界範圍內的一切物質，都會塌陷成一個質量無限大、密度無限大、面積無限小的一個點，也就是引力奇點。

在奇點處，目前認知的空間、時間和物理定律都不再適用。根據廣義相對論所描述，起點是一個時空曲率變得無限的區域，就像是一個永遠飢餓，會吞噬一切的洞一樣，這就是黑洞「洞」的部分。

影視中的黑洞

那黑洞既然不能被看見，科學家們是怎麼發現的？

雖然看不到黑洞事件視界內的東西，但是科學家們通過觀察和研究黑洞周圍的現象，發現黑洞的周圍遍布著氣體和灰塵形成的顆粒，這些顆粒以大約十分之一光速圍繞著黑洞進行高速旋轉，如此高速的運動會導致持續不斷的爆發輻射，並產生超高的亮度，科學家稱之為「吸積盤」。

越大的黑洞事件視界以及吸積盤就會越大，因此最大最亮的吸積盤中心被認為有著超大質量的黑洞存在，這種大質量的黑洞幾乎存在於每個超大星系的中心區域；比如我們的銀河系，德國天文學家們曾於2008年證實，在銀河系的中心，與地球相距約2.6萬光年的「人馬座A」就是一個超大質量的黑洞。

黑洞概念圖

另外，黑洞並不是像吸塵器一樣，把周圍的物質都吸到事件視界內，當物質靠近黑洞邊緣的時候，物質周圍的時空被扭曲成了曲率無限大，等於說物質所在的範圍也成了事件視界，相當於黑洞的視界線擴大，並將物質吞噬進去。

舉個例子，如果把太陽換成一個同質量的黑洞，根據史瓦西半徑，這個黑洞的直徑大概是在6000米左右；但是，此時太陽系的行星並不會被太陽吸進去，而是依然會圍繞著太陽的黑洞公轉，當然就不會有陽光了。

20世紀60年代，美國為登月做準備，發射了一系列探空火箭進行觀測，在1964年的一次火箭彈道飛行時，發現了奇怪的一個天體，發現它就是從地球觀測到的最強的X射線源之一，正是天鵝座X-1（Cyg-1）。

黑洞模擬

天鵝座X-1距離地球大約6070光年，其質量大約是太陽的14.8倍，它的事件視界半徑約為26公裡，是最先被廣泛承認為是黑洞的候選星體。之所以稱為候選星體，是因為當時黑洞觀測有實際的困難存，在宣稱某個物體是黑洞，其並不能全面的驗證黑洞所有的特徵，無法滿足專業天體物理的數據要求，所以當時的天文資料庫當中並沒有黑洞。後來確定天鵝座X-1這是一個黑洞，也是人類發現的第一個。

天鵝座X-1還曾經是物理學家史蒂芬·霍金和基普·索恩的打賭的主角。霍金賭這個空間裡並沒有黑洞存在，後來他解釋這是一個「保險措施」；在《時間簡史》裡霍金寫到：

「這對我而言是一個保險的形式，我對黑洞做了許多的研究，如果發現黑洞不存在，這一切都成為徒勞；但在這種情形下，我將得到贏得打賭的安慰，他要給我4年的雜誌《偵探》。如果黑洞確實存在，基普·索恩將得到一年的《閣樓》雜誌。我們在1975年打賭時，百分之八十的人斷定天鵝座是一個黑洞，而現在我95%是肯定的，但輸贏最終尚未見分曉。」

黑洞視界

而根據《時間簡史》的十周年更新版本，霍金已經承認輸了，因為之後的觀測數據證明黑洞理論是正確的。所以，雖然打賭輸了，卻奠定了黑洞理論的基礎，奠定了霍金的偉大。

芬蘭科學家發現了一個巨大的雙黑洞系統，它距離地球35億光年；經過研究發現，這是人類觀測到的宇宙中最大的黑洞，這黑洞名為SDSSJ140821.67+025733.2。

這個超大黑洞是之前天文學所記錄最大黑洞TON618的3倍左右，它的質量約為太陽的1960億倍，相當於一個小型的星系。

霍金

1974年，霍金預言黑洞會輻射出少量的熱輻射，這種效應被稱為「霍金輻射」。如果霍金的理論是正確的，那麼黑洞會因為光子和其他的粒子發射而損失質量，也就是說會隨著時間的流逝而收縮和蒸發。

霍金的計算還有一個重要的發現：黑洞的質量越小，溫度就越高，蒸發也越快，而質量越大的黑洞溫度越低，蒸發的就越慢。換個說法來講，對於微型黑洞來說，發射粒子的過程十分迅猛，相當於爆發。對於巨型黑洞來說，發射粒子的過程十分緩慢，相當於蒸發。這也是為什麼說人類使用大型強子對撞機即使撞出黑洞，也不會對地球造成影響。

浩瀚的宇宙

對於大型的黑洞來講，其霍金輻射的蒸發速度遠遠低於其吸收能量的速度，因此就目前的時間尺度範圍來看，遍布宇宙中的黑洞在未來幾十億年間依然會以一定的速度增長。

而只有當宇宙微波背景的溫度降到黑洞的溫度之下，一個太陽質量的黑洞大約會在10年內蒸發，而質量為太陽1000億倍的超大質量黑洞，將會在大約2×10^100年內蒸發掉，而這個數字已經遠遠大於目前人類可觀測宇宙本身的年齡。