讓我們跟上霍金的腳步,一起探索黑洞的成長之旅

黑洞太大了，我們不知道它們是如何形成的也不知道它們如何在宇宙中隱藏，黑洞可以成長得越來越大，非常的大。它們能成長到多大呢？它們甚至有可能成長到太陽質量的數萬億倍。而這比我們目前已知的最大的黑洞大出十倍不止。

但是這樣的龐然大物真的存在於我們的宇宙之中嗎？一個由研究者所組成的隊伍已經提出計劃去探尋它們。如果他們真的存在，這有助於我們解決這個宇宙中第一個星星如何消失的謎團。

這就像是宇宙中關於黑洞的人口普查

如果將這種人口普查比作網購，而你想要在宇宙中購買黑洞的話，那太不幸了，因為你只有兩個基本尺寸可以選擇，一個小如塵埃一個壯若波瀾。而這就好像你在網上商店看到了一個欣喜的襯衫但卻不是你的尺寸而你會因此沮喪一樣不是嗎？歡迎來到黑洞探索者的平常生活。

雖然無論是小型黑洞還是恆星質量黑洞在體型上都比我們的太陽要大很多，但它們卻也沒有大到不可估量。這是因為黑洞誕生於超新星爆發的最後階段的已經死亡的超大恆星中，而超大恆星不得不變得非常巨大才能進入超新星形態，所以最小的黑洞卻也是我們的太陽質量的五倍左右。

不僅如此，通過與其他黑洞合併以及通過吸收距離它們如饕餮般的嘴太近的周圍游離的氣體，這些黑洞可以變得越來越大。而且我們已經有證據表明，這些黑洞可以長到接近我們的太陽質量的100倍左右。

而恆星質量黑洞卻以令人難以置信的廣泛數量存在於我們的宇宙中——也許現在它們就以百萬的數量圍繞在我們的銀河星系周圍。但它們像貓一樣無害，除非你靠得太近。而在整個宇宙中，同樣的事實也隨機的發生在其他星系：越來越多的黑洞脫胎於那些大而美麗的恆星之中。

但在星系的中心，有著更為可怕的東西：特大質量黑洞。而在我們的銀河系的中心同樣有著一個特大質量黑洞，我們將它叫做人馬座A*。它已經有相當於大約400萬的太陽質量。就像我所說的，特大質量。這些野獸們非常容易就可以達到比他們的表兄——恆星質量黑洞的質量的一千多倍。

不知為何，似乎每個星系的中心都有一個巨大的黑洞。迄今為止，所發現最大的黑洞的質量接近於太陽的一千億倍。

天文學家們長期以來一直都在尋找異常值：小於5個太陽質量的黑洞或介於恆星和超大質量黑洞之間的黑洞。但是，8月18日發表在預印本資料庫arXiv(尚未經過同行評審)上的一篇新論文提出了一個完全不同的問題：如果我們把最大的黑洞變成11個會怎麼樣?

如何做些驚人的大的東西

這類全新的巨大黑洞，會使所謂的超大質量的黑洞自愧不如。這些「大得驚人的黑洞」的質量從1萬億太陽質量起步(這已經比目前已知的最大黑洞大了10倍)，甚至可能會更大。

可以被我們理解的是，這些怪物（超大黑洞）中的巨大怪物（全新的黑洞）會很少見。這是因為我們的宇宙很難創造出巨大的東西，因為製造一個巨大的事物需要把許多材料粘在一起，並且要讓它們穩定下來並且保持向內添加東西，然而物質並不擅長這樣做。

不過從理論上來說，這些巨大的野獸（新型黑洞）還是有可能存在的。如果我們可以找到它們，將有助於解釋黑洞有多少種形成方式。

第一個黑洞出現在宇宙年輕得不到10億歲的時候。在漫長的歲月中，黑洞們相互融合，相互哺育，最終發展成為擁有巨大質量的黑洞，甚至可能成為驚人巨大的黑洞。但它們的增長速度是有限的。為了通過合併來達到增長效果，黑洞們需要與其他黑洞相遇，並且大到得以吞噬它們。所以，如果一個黑洞周圍沒有足夠多的黑洞，合併就不會頻繁發生。這將阻止黑洞變得巨大。

當然，黑洞也可以靠物質來成長。但是當物質落向黑洞的視界(目前被認為是不返回點)時，它會被壓縮並且加熱，然後釋放出輻射，這些輻射從靠近黑洞的中心區域噴出，阻止新的氣體落入黑洞。這種墜入黑洞的複雜物理原理為黑洞的成長速度設置了上限。

arXiv（X依希臘文的χ發音，讀音如英語的archive）是一個收集物理學、數學、計算機科學、生物學與數理經濟學的論文預印本的網站，始於1991年8月14日。截至2008年10月，arXiv.org已收集超過50萬篇預印本[2][3]；至2014年底，藏量達到1百萬篇[4][5]。截至2016年10月，提交率已達每月超過10,000篇[5][6]。

超大質量黑洞是黑洞的一種，其質量是{\displaystyle 10^{5}}10^5至{\displaystyle 10^{9}}10^{9}倍的太陽質量。現時一般相信，在所有的星系的中心（包括銀河系的中心在內）都會有超大質量黑洞。

隱蔽的黑洞，等待發現的光芒。

最大的已知黑洞是對當前天體物理學知識的挑戰，很難想像把一個小黑洞培育成潛伏在星系核心的怪物，因為這需要大量的合併和充足的氣體。為了找到一個巨大的黑洞這需要我們了解黑洞產生的途徑。我們猜想也許第一個也是最大的一個黑洞並非來自大質量的恆星死亡，也許它們是由氣體雲崩塌形成的，又或者是早期宇宙中奇異的過程，或者更神奇的變化。<誰知道呢，或許未來你就知道了>

言歸正傳，這未知的渴望或許就是為什麼發現一個巨大的黑洞會如此令人興奮。理論家欣喜若狂的搓手頓足準備為黑洞做出合理的解釋。在未知的世界裡尋找龐然大物，你如何找到一個超級大黑洞呢？這篇新的研究論文對如何去尋找黑洞提出了一些見解。首先由於它們巨大的體積，巨大的黑洞（板塊結構）實際上可以影響其所在星系的引力演化。即便是超大質量的黑洞，通常也不到其所在星系質量的1%。

但是由於板塊結構更大，它們可以產生引力作用。例如,當地核受到如此大的重力擠壓時，星系都形狀就可能發生扭曲，或者重力會改變星系合併的方式。所以黑洞可以解釋星系圖片中任何看上去恐怖的東西。如果板塊起源於極早期宇宙的奇異物理學，當它們在宇宙中繁衍生息，並繼續成長到驚人的規模，它們將會在周圍留下痕跡。比如說，它們能吸引如此多的物質，從而影響到宇宙微波背景波（CMB）

即宇宙在38萬年前留下來的光。黑洞可能積聚了如此多的物質，並且非常善於吞食附近的任何東西，甚至神秘的暗物質也可能聚集在它們周圍形成一種光暈。如果暗物質（無論是什麼）與自身相互作用，它可能會發出一種非常特殊的輻射。因此，這些超大黑洞可能被暗物質產生的高能光環包圍。到目前為止，我們還不知道黑洞是否存在，上面所有的方法都只對黑洞可能有多大施加了限制。根據你選黑洞形成的模型，我們目前最好的猜測是，最大的黑洞大約是太陽質量的10^19，或者說是太陽質量的100億倍。任何比這更大的東西都會違反我們在宇宙中已經測量到的東西。但這仍然在我們的宇宙中留下了一個巨大的不可逾越的鴻溝

作者：Paul Sutter - Astrophysicist

FY：Astronomical volunteer team

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