黑洞=無盡的吞噬。
這是很多人對黑洞的印象。當然,有些黑洞也並非如此,但是吞噬中的黑洞才能夠被我們觀測到,並且這樣的黑洞對宇宙也有更大的影響。科學家們長期的觀測,已經發現了無數怪物級的黑洞,但是,當科學家看到這個黑洞的時候,還是被震驚了。
這個黑洞距離我們120億光年,位於一個名叫SMSS J215728.21-360215.1(簡稱J2157)的星系中心,是一個典型的控制整個星系的超大質量黑洞,為整個星系提供動力。
在剛剛發現它的時候,天文學家認為它的質量大約是太陽的200億倍,並且每天可以吞噬半個太陽質量的物質。在那個時候,J2157黑洞(也可以寫作J2157*)就在網上引起了無數科學愛好者的熱議。但是,我們對它的熱議顯然遠遠不夠,因為它比2年前我們想象的還要恐怖。
澳大利亞國立大學的天文學家們(當初發現它的也是這些人)最近對它J2157*進行了重新觀測,修正了一些數據偏差,並發表在了《英國皇家天文學會月刊》上。論文指出,它的質量其實達到了太陽的340億倍,比原來的數字高出了70%!這意味着,它的史瓦西半徑(也就是事件視界半徑)達到了令人震驚的670個天文單位(約1000億公里)。
這是個什麼概念呢?我們提供幾個數字來對比一下:在太陽系內,冥王星和太陽的平均距離大約是39.5個天文單位;太陽風和來自宇宙的射線達到平衡的位置(也就是所謂的日球層),距離太陽大概100個天文單位。也就是説,如果把J2157*放在太陽的位置,它的邊界可以延伸到日球層以外5倍的空間!
澳大利亞國立大學的天文學家Christopher Onken告訴我們:“這個黑洞即使和銀河系中心的超大質量黑洞比也大了8000倍左右,如果銀河系中心的黑洞想要成長到如此巨大,就必須得吞噬掉銀河系內2/3的恆星。”
(注:他是按照質量較小的恆星來説的,而不是參宿四或者盾牌座 UY這種巨大的恆星)
當然,J2157*也算不上是人類發現的最巨大黑洞。在距離我們7億光年的位置上,有一個名叫Holm 15A的黑洞,其質量達到了太陽的400億倍。而人類迄今為止發現的最大的黑洞就是類星體TON 618中心的超大質量黑洞,這個怪物距離我們大約104億光年,質量更是達到了太陽的660億倍,幾乎是J2157*的二倍。
即便如此,被修正後的J2157*仍然令科學家非常震驚。因為和質量一起被修正的,還有它的吸積速度,也就是它吞噬物質的速度。
在兩年前,科學家認為它每天能吞噬半個太陽質量的物質。如今修正之後,這個數字翻了一番。也就是説,平均每天都有“一個太陽”被它吞噬。我們知道,太陽的質量大約是2000億億億噸。可以想象,J2157*的成長速度多麼驚人。實際上,它也確實是目前發現的成長最快的黑洞。
除了修正質量和吸積速度之外,天文學家們還修正了它的距離,將這個數字增加了幾千萬光年。雖然這幾千萬光年和它100多億光年的基數相比算不了什麼,但仍然足以引起天文學家們深深的疑惑。
實際上,像J2157*、Ton 618這樣的超大質量黑洞的形成,原本就是一個未解之謎,天文學家至今也不理解它們是如何形成的。尤其是J2157*的出現,更是讓天文學家們大惑不解。因為它位於100多億光年以外,這證明它在宇宙大爆炸後不久就已經出現了。可是,在它形成的時代,宇宙的年齡只有今天的10%左右,整個宇宙都沒有多少天體,為何它會一枝獨秀,成長到如此巨大呢?
形象地比喻一下:世界上胖子多得是,超過400斤的也有,但是如果你發現有一個幼兒園裏的小孩竟然長到400斤,你肯定認為這是不可能的。J2157*就是這樣的,在還處於幼年期的宇宙,竟然擁有着如此巨大的質量,實在令人匪夷所思。
(圖片説明:天文學家在兩個波段下拍攝到的J2157*圖像)
Onken指出:“在所有我們已經測量過的形成於宇宙早期的黑洞中,它是最為巨大的一個。”
而且,隨着我們觀測得越來越深入,天文學家們也越來越驚訝:這樣存在於類星體中的超大質量黑洞,在宇宙的早期可能已經普遍存在了!
想一想,你在一個幼兒園裏,看見了許多幾百斤的胖子……
毫無疑問,這對於我們現在的理論是一個巨大的挑戰。不論是哪一個已知的理論,都無法支持如此巨大的黑洞形成得如此迅速。尤其是這種上百億倍太陽質量的黑洞,更是需要極其漫長的歲月。
更重要的是,這些黑洞的“種子”在哪裏呢?在它們成長之前,它們是如此出生的呢?通過大質量恆星死亡後的坍縮?要知道,恆星的形成也是在宇宙大爆炸的幾億年以後才開始的。如果這些黑洞是這樣形成的,那麼留給它們成長的時間恐怕更要大打折扣。如果不是通過這種方式出生的,那麼顯然還有某種黑洞形成的機制還是我們並不瞭解的。
正因如此,Onken才説:“面對這樣一個巨大的黑洞,我們其實還挺激動的,想知道它所在的星系能帶給我們哪些新的發現。這個星系到底是早期宇宙中大量巨型星系中普通的一個,抑或這個黑洞一枝獨秀、有幸吞噬了周圍的大量物質呢?這一切答案都有待於我們繼續的研究。”
超大質量黑洞是目前天文學上的一大謎題,而早期宇宙的超大質量黑洞,更是人類瞭解宇宙演化過程的一塊缺失的碎片。只要沒找到這些問題的答案,宇宙拼圖就不會完整。