我們都知道宇宙中目前已知的黑洞都是從超大質量恆星的死亡中誕生的。一顆太陽質量20倍或以上的恆星死亡時，產生的黑洞質量可能是太陽的3倍或以上。這些超大質量恆星其核心燃燒燃料的速度非常迅速，壽命只有區區幾十萬年到幾百萬年不等！恆星死亡時核心的引力塌縮會摧毀所有物質，包括原子，原子核，甚至是夸克和膠子！這就是我們最熟悉、也是目前已知的黑洞來源！今天我們就一起尋找下宇宙中我們目前已知普通星系中和特殊星體中質量最大的黑洞！
原始大質量黑洞怎麼來的
當一顆恆星的質量達到太陽質量的100倍左右的時候，內部就會發生一種非常奇特的現象。由於恆星的超大密度導致了整個恆星的燃料和熱量對流很差，會在核心慢慢積聚大量的能量，逐漸使核心大部分的光子能量高達511 kev以上，這是一個非常重要的能量閾值。在這個能量下，當兩個光子相互碰撞時，可以自發地產生正負電子對。
在一顆普通恆星中，例如我們的太陽，向外的輻射壓力和向內的引力相互平衡，從而使恆星一直穩定的進行核聚變。但是所產生的輻射壓力主要來自光速運動的光子，如果超大質量恆星的光子突然自發地轉變成運動速度較慢的物質和反物質粒子時，向外的輻射壓力就會下降！恆星會在引力的作用下瘋狂的向內坍縮！
帶來的就是核心失控的聚變反應，這時核心所釋放的能量將會摧毀整個恆星，或者對於大多數大質量恆星來說，質量的很大一部分將會坍塌成黑洞！例如在離我們最近的超大質量星團，狼蛛星雲中的R136恆星將會發生以上的過程。
我們銀河系中心黑洞怎麼樣？
我們知道宇宙存在了138億年，有足夠的機會創造出巨大的、超大質量的恆星，這些恆星也有足夠的時間經歷誕生、生存和死亡並成為黑洞。特別是在各大星系的中心，原始星團形成的黑洞也有足夠的時間發生合併形成更大質量的黑洞。
隨著時間的推移，大多數星系的中心都因此進化出了超大質量黑洞，包括我們銀河系的黑洞，質量約為400萬個太陽。
那麼我們怎樣知道銀河系中心黑洞的質量的？我們可以通過觀察許多經過精確識別的恆星圍繞銀河系中心運行的軌道來判斷出銀河系中心點至少有400萬個太陽的質量！
因此在宇宙中黑洞相對來說相當普遍，那麼我們銀河系的黑洞會是我們發現的最大黑洞嗎？
我們需要知道的是，銀河系中有2000億到4000億顆恆星，這意味著銀河系中心的黑洞大約是星系總質量的0.1%。客觀地說，這只是星系的一小部分，但卻是一個非常巨大的數字。這樣一說我們應該能想到我們銀河系可不是宇宙中最大的星系，而我們的黑洞實際上在超大質量尺度上較小的一端。
梅西耶87（M87）中心黑洞質量高到讓人咋舌
那麼哪裡有巨大的星系巨獸呢？而離我們相對較近的、最大的一個星系是梅西耶87，位於室女座星系團中心的巨大星系!下圖：
相對論性噴流（英文：Relativistic jet）是來自某些活動星系、射電星系或類星體中心的強度非常強的等離子體噴流。這種噴流的長度可達幾千甚至數十萬光年。
這是我們「附近」最大的星系，質量大約是銀河系的200倍。上圖中可能你已經發現了，在星系的中心向外延伸了一條明亮的光帶。這是一個大約5000光年長的相對論性物質噴流，以極高的能量和速度從星系的中心噴射出來！
我們所知道的唯一能完成這一壯舉的是一個比銀河系中心黑洞要大得多的超大質量黑洞。那麼我們怎樣知道M 87中心黑洞的質量呢？
事實上，如果我們想要測量這個黑洞的質量，最好的辦法就是用錢德拉x射線來觀測。
通過研究甚大天線陣（Very Large Array縮寫為VLA）接收到的噴出物表明M87的中心有一個66億個太陽質量的超大質量的黑洞，這是一個驚人的數字，它的質量是我們銀河系中心黑洞的1500倍！
這個質量已經高到我們無法理解了，那麼梅西耶87算是一個另類嗎？還是一種特殊的異常現象？那麼我們再來看看室女座星系團的廣角視圖，再來看看其他星系！
上圖可以看到，除了M 87，在「附近」的空間區域還有許多其他巨大的橢圓星系，包括M84、M49和M60，每一個星系都有超過10億個太陽質量的黑洞。
我們需要了解的是，就算是銀河系400萬個太陽質量的黑洞，也是通過星團中大小黑洞合併而成的，所以類似於M87、M84、M49和M60這些更大質量的黑洞必須是經過了更大的進化合併產生的。
目前我們認為橢圓星系和透鏡狀星系是通過螺旋星系的反覆大合併而形成的，各大星系的中心黑洞最終都會合併，但是不論星系多大，黑洞質量多大，它們都有一個與銀河系近似的數字，即中心黑洞為星系總質量的0.1%。
所以，你可能會想，如果想要找到最大質量的黑洞，我們就需要尋找最大質量的星系。這一點很符合邏輯！
宇宙中我們已知的最大星系IC 1101呢？
上圖為阿貝爾（Abell ）2029星系團，距離我們10.7億光年，比室女座星系團遠20倍。在這個星系的中心是宇宙中已知最大的星系：IC 1101。IC 1101從其中心向最大方向延伸了200萬光年，直徑幾乎是銀河系和仙女座星系距離的兩倍，比梅西耶87大很多倍，是宇宙中已知質量最大的星系。包括暗物質在內擁有100萬億個太陽質量，幾乎相當於整個室女座星系團的質量總和。
這些都是比較很龐大的數字，看看下圖，但是它的黑洞呢?
黑洞肯定有！但是很遺憾以上就是我們關於這個星系所知道一些數據，由於我們目前的設備不夠好，在加上IC 1101離我們太遠了，無法測量到中心黑洞足夠精確的參數。但是根據上文中對其他星系的測量，如果不出錯的話IC 1101的中心應該包含我們已知宇宙中最大的黑洞。
但是宇宙總是會給我們帶來意想不到的驚喜！怎麼回事呢？
小塊頭的大理想
上圖為英仙座星系團，一個不管從質量、星係數量上遠不如阿貝爾2029的星系團。英仙座星系團離我們相對較近，大約2億光年多一點，而其中的NGC 1277是非常典型的透鏡狀星系，距離我們2.2億光年。NGC 1277在它的母星團中並不是最大的星系，不是橢圓星系，也不是最亮的星系。我們通過對NGC 1277的光度測量，知道了它的總質量約為1200億個太陽質量，甚至比我們的銀河系還要小一點！
對於這個星系來說，一定有一個中心黑洞，我們通過對中心噴射物的觀測發現，NGC 1277中心黑洞質量竟然高達170億個太陽質量，相當於整個星系恆星質量的14%。這是一個我們以往的觀察中從來沒有過的比例，不僅是迄今為止我們所發現確認的最大黑洞，也是我們所見過的黑洞與宿主星系質量之比最大的黑洞！
還有一些比例異常大的星系：NGC 4486B和Henize 2-10，這些都有一個共同的特點就是星系質量都相對來說比較小。
當然，我們也相信宇宙中最大的星系中應該包含著「最」大的黑洞，但也有可能這個記錄保持者是一個名不見經傳的小透鏡狀星系，還是只是碰巧那裡有一個巨大的黑洞，原因目前還不是很了解！
另一方面，在我們測量能力的最佳誤差範圍內，已知宇宙中還有另一個最大黑洞的候選者，因為它與NGC 1277中的黑洞非常不同。
雙黑洞系統
上圖中標識的特殊天體為OJ 287黑洞，被稱為耀變體blazar，是一種緊湊的銀河系外射電源，是宇宙中能量最高的類星體之一，存在於活躍的星系中心！
被認為在朝著地球的方向上具有物質噴流，導致呈現比其它類星體更為高能的特徵。
我們只需要知道一個活躍的星系中心會發生什麼：超大質量黑洞會吸引吞噬周圍的恆星、氣體和其他宇宙物質。並在強大的引力下撕裂任何結構，被加速的一部分物質會以高能射線從黑洞中心噴射出來。這時黑洞成長的主要方式，也是我們觀測到黑洞存在的主要方式！
OJ 287的亮度會呈現出11-12年的周期性變化，並會發出與最大亮度相關的窄雙峰脈衝。通過無線電和X射線的觀察，我們發現在中心超大質量黑洞的附近，還有一個較小的超大質量黑洞在近橢圓軌道上環繞著中心黑洞運行。
這個星系距離我們大約35億光年，據估計它包含了目前已知的最大的黑洞，其質量為180億個太陽質量。為什麼我們能測出與我們相距這麼遠星系中心的黑洞質量呢？因為有一個1億太陽質量的黑洞(比銀河系的黑洞大25倍)正在繞著這個更大的黑洞旋轉!
小黑洞的軌道是冥王星繞太陽公轉軌道的300多倍，但公轉周期只有12年，如果我們正確地建模，這個系統將提供有史以來對廣義相對論最偉大的測試之一。由於相對論效應(1°= 3600″)，水星繞太陽軌道形成的橢圓以每世紀43「的速度進動，而這個較小的黑洞應該以每軌道39°的速度進動，並且應該在幾千年的時間內被吸入較大的黑洞！
總結
這兩個星系，我們附近的NGC 1277和超遠的OJ 287，是我們目前所知道的宇宙中最大的黑洞。為什麼要選擇兩個呢？因為OJ 287真的很另類，並且也不能保證對黑洞質量測量的絕對準備，所以我們也不能放棄普通星系中很黑洞！
當然還有更大的黑洞，就像上文中提到的IC 1101星系，所以要找到更大質量的黑洞除了需要更好的無線電和X射線望遠鏡，還需要我們有足夠的運氣！