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科學報 科學文摘 探索

TON-618黑洞,質量相當於400億顆太陽,能裝下整個太陽系


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更新日期:2023629
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黑洞是宇宙中最神秘的天體之一,它強大的引力使每秒30萬公裏的光都無法逃脫。

目前天文學界普遍認為,宇宙中大部分黑洞是由大質量恒星的殘骸形成的,當一顆恒星耗盡其核燃料時,它將無法抵抗引力的內向拉力,導致它在自身的重力下塌陷。塌陷持續進行,直到恒星的物質集中在一個高密度的區域,稱為奇點,奇點周圍是一個事件視界。

奇點位於中心,這是一個無窮密度和引力曲率的區域,人類的物理學會在奇點處崩潰。

事件視界是圍繞黑洞的一個邊界,超過這個邊界的任何東西,包括光,都無法逃脫其引力。一旦一個物體穿過事件視界,就被認為進入了黑洞,其命運就被封印了。

根據質量大小,黑洞也能被分成很多種

恒星黑洞是由巨大恒星的殘骸形成的,而超大質量黑洞存在於大多數星系的中心,包括我們的銀河系,中等質量黑洞和微型原始黑洞則是另外兩種特殊的理論類型。

黑洞有強大的引力。當物體如氣體、塵埃甚至其他恒星接近黑洞時,它們會被拉入一個吸積盤,這是一個圍繞黑洞旋轉的超熱物質盤,最終它們會被消耗掉,同時黑洞還可以產生強大的粒子和輻射噴流。

目前已知的最大黑洞名為Ton 618,這個龐然大物的質量大約是太陽的400億倍,施瓦西半徑則超過1000個天文單位。

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如果將這個黑洞放在太陽系的中心,當你到達冥王星時,你離黑洞的中心到邊緣的距離還不到5%,Ton 618位於距離地球約182億光年的地方,它是一個類星體,同時也是宇宙中最亮的物體之一,亮度相當於140萬億個太陽。

所謂類星體,本質上是持續進食的超大質量黑洞,它們往往會和臨近的黑洞互相融合,從而變得更大。

但由於黑洞並非能瞬間吞噬所有物質,而是需要一個吸收的過程,所以超大質量黑洞吞噬物質時就會用引力撕碎並加熱物質,這個過程會釋放光和熱,此時正在進食的超大質量黑洞就能被稱為類星體。

根據超大質量黑洞吞噬物質的速率,再結合宇宙目前的年齡,天文學界認為目前宇宙中質量最大的黑洞,應該在500億倍太陽質量左右,因為宇宙的年齡才138.2億年,更大質量的黑洞還沒來得及出現。

按照常理來說,早期宇宙因為物質稀少是不可能產生大質量黑洞的,但韋伯望遠鏡最近的觀測結果卻打破了這種固有認知。

不久前韋伯望遠鏡發現了一個早期星系,這個星系在宇宙大爆炸後570萬年就誕生了,更神奇的是這個星系內部存在一個超大質量黑洞,相當於太陽的1000萬倍,隨著這個最新的發現,天文學家相信,在宇宙黎明時期,也就是大約在大爆炸後的1億年,無數的黑洞可能已經形成,並且不斷地擴大自己的規模。

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然而,天文學家仍然對早期宇宙為什麼會有這麼多的黑洞而感到困惑。

目前關於大爆炸後黑洞如何迅速增長的理論有兩種

一種是它們誕生於遠古恒星,那是一種比現階段恒星質量大得多的超級恒星,只有那些恒星的殘骸才能坍塌成超大質量黑洞。

另一種可能是極其密集的氣體雲突然塌陷,直接形成了吞噬一切的黑洞,根本就沒來得及坍塌成恒星,直接就變成了黑洞。

不過這兩種理論目前都還屬於猜想,沒有經過實際驗證。

總的來說

黑洞是宇宙中最神秘和迷人的天體之一,它們的存在挑戰了我們對物理世界的理解,同時也激發了我們對未知的好奇心。

隨著科技的進步和我們對宇宙的探索越來越深入,未來肯定會有更多關於黑洞的驚人發現。

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