可观测宇宙最大黑洞:TON-618,质量达到了太阳的660亿倍(可观测宇宙最大范围)

太阳能容纳 130 万个地球,银河系中心“人马座 A*超大质量黑洞,质量是太阳的 400 万倍,但是如果把你扔进 TON 618 面前,所有的“大”都将失去意义。

在它的面前,我们的太阳是一粒尘埃,我们的银河系中心黑洞只是一颗还没长大的玻璃珠,它是目前人类在宇宙中发现的最大单体天体之一,它的质量是太阳的 660 亿倍。

TON 618 的名字听起来像是一个『机器人』️的编号,它的全称是 Tonantzintla 618,这个名字源于 1957 年墨西哥的托南钦特拉天文台,当时天文学家在照相底片上发现了一颗发出强烈蓝紫光的天体,因为它太亮了,而且在底片上是一个点,所以最初它被归类为“暗蓝色的恒星”。

直到 1970 年,随着射电天文学的发展,科学家在博洛尼亚通过射电波段再次捕捉到了它,这颗“恒星”发出的射电波强得离谱,随后的光谱分析彻底震惊了科学界:这颗天体的光谱发生了巨大的红移,根据哈勃定律,红移越大,距离越远。

计算结果显示,这颗“蓝色恒星”根本不是我们银河系的本地恒星,而是位于 104 亿光年 之外的遥远宇宙,这引发了一个让天体物理学家冷汗直流的矛盾:距离越远,物体在视觉上应该越暗,如果它在 104 亿光年外还能发出如此强烈的蓝光和射电波,那它该有多亮?

答案是它的亮度是太阳的 140 万亿倍,它比整个银河系的总亮度,还要强 2.5 万倍,它不是一颗恒星,它是宇宙中的灯塔。

TON 618 黑洞的质量约为 660 亿个太阳,这个数字大到令人麻木,为了让你产生直观的恐惧,我们需要一些对比:

太阳占了太阳系总质量的 99.86%,银河系中心的黑洞 Sgr A* 占了 400 万个太阳质量,TON 618 是 Sgr A* 的 16,500 倍,如果把 Sgr A* 比作一颗高尔夫球,那么 TON 618 就是一座 珠穆朗玛峰。

2019 年,人类拍下了第一张黑洞照片,M87*,那个黑洞已经是怪兽级别了,质量是太阳的 65 亿倍,TON 618 是 M87* 的 10 倍,如果把 M87* 比作地球,TON 618 就是那个巨大的木星。

黑洞的边界叫做史瓦西半径,是连光都逃不出去的地方,TON 618 的史瓦西半径约为 1950 亿公里,直径则是 3900 亿公里,果把 TON 618 放在太阳系中心,它的视界将瞬间吞没所有的八大行星、柯伊伯带以及一部分奥尔特云,光即便是以每秒 30 万公里的极速,想要横穿这个黑洞的直径,也需要 15 天。

既然它是黑洞,为什么会这么亮?

因为它并不像我们平时想象的那样是个孤独的黑球。它是“活跃星系核,想象一个巨大的旋涡,就像浴室下水道的涡流,在这个旋涡里,气体、尘埃、甚至恒星被撕碎,以接近光速的速度绕着黑洞旋转,然后螺旋坠入视界。

这个旋转的物质盘叫做吸积盘。

在 TON 618 的吸积盘中:物质以极高的速度互相摩擦,产生了高达数千万甚至数亿摄氏度的高温,这种温度足以让它疯狂地释放出 X 射线和伽马射线,一部分物质并不是掉进黑洞,而是被极强的磁场加速,沿着黑洞自转轴的两极,像激光枪一样向宇宙深处喷射出去,这道喷流可以长达数百万光年。

TON 618 如此明亮,是因为它正在“进食”,它每年需要吞噬 几百到上千个太阳 的质量,平均下来,它每天都要吃掉几颗恒星,它在宇宙中不仅是一个质量怪兽,更是一个永不停歇的恒星粉碎机。

按照现有的黑洞形成理论,黑洞是通过吞噬物质慢慢长大的,但是哪怕它一刻不停地吃,要在短短 34 亿年里长到 660 亿倍太阳质量,也是不可能的,为了解释 TON 618 的存在,科学家不得不提出了更激进的理论:

直接坍缩黑洞理论认为,在宇宙极早期,存在着极其巨大的原始气体云,这些气体云没有分裂成恒星,而是因为某种特殊的机制,直接整体坍缩成了一个几万甚至几十万倍太阳质量的“种子黑洞”。

有了这个巨大的“赢在起跑线上”的种子,再加上早期宇宙物质极其丰富,它才能通过疯狂的暴饮暴食,最终长成了 TON 618 这样的终极怪兽。

TON 618 目前确实是观测到的冠军,但它可能不是宇宙的极限,在理论物理中,有一个概念叫做“极其巨大的黑洞”,科学家推测,黑洞质量的上限可能在 500 亿到 2700 亿 个太阳质量之间。

为什么会有上限?

因为一旦吸积盘太大,它自身的引力会导致吸积盘断裂、坍缩成恒星,反而阻碍了物质落入黑洞,TON 618 的 660 亿倍质量,已经非常接近这个理论极限的下限,它可能就是黑洞家族中的“哥斯拉”,代表了物理法则允许存在的最大尺度。

我们现在看到的 TON 618,是它 104 亿年前 的样子,那是它年轻气盛、正在疯狂吞噬物质的“高光时刻”,那么104 亿年后的今天,它变成什么样了?

经过了 100 多亿年的岁月,它可能又吞噬了无数的恒星和气体,甚至合并了几个星系中心的黑洞。现在的它,质量可能早已突破 1000 亿倍,但也有可能随着宿主星系的气体被耗尽,吸积盘会逐渐消失,没有了物质摩擦发光,那个耀眼的类星体会熄火。

如今的 TON 618,极有可能变成了一个隐藏在黑暗中的、不可见的幽灵巨兽,它潜伏在一个巨大的椭圆星系中心,静静地统治着周围的一切,只有偶尔吞噬一颗倒霉的路过恒星时,才会短暂地亮一下,发出属于深渊的冷笑。

好消息是,它离我们很远,坏消息是,在广袤的宇宙中,像这样的怪兽,肯定不止一只,当我们下次仰望星空,在那片看似平静的黑暗深处,或许正有一双双看不见的眼睛,那是吞噬了数亿个太阳的深渊,正在回望我们。

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