金牌黑洞

■康旻

世界上最大的黑洞是哪一个？美国加利福尼亚州伯克利大学的天文学家发现两个质量相当于100亿颗太阳的“巨兽”级黑洞。它们那张连光也吞掉的大嘴，足有整个太阳系的5倍大。

这两个新出炉的黑洞冠军分别居住在离地球约3亿光年远的两个不同星系里，可能是由一些早期宇宙黑暗类星体的遗骸所形成的。伯克利大学的天文学教授马中佩表示，早期宇宙有很多类星体或活跃星系核，一般认为，它们的能量是来自于质量有100亿颗太阳那么大的超大质量黑洞。像这次新发现的这两个超大质量黑洞，因为在质量大小上与年轻的类星体近似，未来它们很可能会在天文学解释类星体如何演化成超大质量黑洞时扮演关键角色。

黑洞因物质密度极高而形成强大重力场，甚至光都不能逃脱它。一个质量如一颗太阳的小黑洞，或许由恒星爆炸或超新星就可以产生，但是一颗超大质量黑洞的质量来源又是什么呢？一般认为，应该是由于黑洞合并，或是由于攫取大量恒星或者大量气体而来。马中佩教授等人组成的团队新发现的两个黑洞，一个位于椭圆星系NGC 3842中央，在狮子座方向，是狮子座星系团最亮的一个星系，距离我们有3.2亿光年远。第二个黑洞和第一个的质量在伯仲之间，位于后发座方向，椭圆星系NGC 4889的中央，同样，它也是该星系团中最亮的星系。

据研究人员指出，以这两个新科黑洞的“状元”和“榜眼”来说，其事件视界的大小约等于地球绕太阳公转轨道的200倍，亦即冥王星轨道的5倍大。若以环绕在事件视界以外，球体状的一个黑洞重力场影响所及范围而论，宽幅达4000光年。以质量论，和位于我们银河系中央的黑洞相比，这两颗超超大黑洞质量是我们的2500倍，并且银河系这颗黑洞的事件视界，大约只有水星轨道1/5而已，差得远啰！

这些先前从来没被发现过的超大黑洞虽然有着相当于100亿颗太阳的质量，非常惊人，不过有可能因为它们所居住的邻近区域相当“安静”的缘故，所以它们一直在静默中低调而行，从不曾被发现。马中佩教授表示，100亿年前，当时景象的叙述可能像这样：那时，这些黑洞只是一些极活跃的年轻类星体，大量地吞吃着附近的气体和尘埃，几乎把四周物质都吃得精光。侥幸存留的那些气体后来形成恒星，继续安安静静地在各自轨道上运动。这些黑洞不但是过去有着像“巨兽”一样“大吞猛吃”的特性，就连它所住的星系本身也实在是超级大的“巨兽”星系，里头蕴藏着约1兆颗恒星。经过时间的洗礼，现在它们低调地定居在星系团中央大约核心的位置。

大多数天文学家相信，几乎所有星系中央都有一个超大质量黑洞。星系越大它的黑洞就越大。目前所发现最大的黑洞，清一色全都位于椭圆星系，而椭圆星系则被认为是由两个旋臂星系合并的结果。马中佩发现，要是两个椭圆星系再进一步合并的话，就可能会产生最大的椭圆星系，或是将近100亿颗太阳质量的超大质量黑洞！这些超大质量黑洞还可以经由吃下更多由星系合并所遗留的气体而增长，使身形更加壮硕，“多重合并是超级巨兽的最佳养成法之一”。

为了找到这些巨兽级黑洞，马中佩和其他来自伯克利大学、多伦多大学和得克萨斯州立大学的观测天文学家展开合作，其中一位天文学家，卡尔还带来M87的黑洞质量计算结果。接着他们也运用到可见光学领域的凯克天文台和双子星天文台，及位于得克萨斯州的麦克唐纳天文台，在多方协助下取得了好几个大质量椭圆星系中央散漫星光的光谱资料。这些大质量椭圆星系有共同的特色，他们全都是各星系团中最亮的星系。目前为止，该团队分析这两个星系中恒星轨道速度之后，已计算得出在两个星系的中央位置，各有着质量大约和类星体质量相仿的天体。由于这个质量这么大的物体是存在于一个不到几百光年宽的距离里，它到底是什么来头？天文学家的结论是：超大质量黑洞。

对一位天文学家来说，找到这么两个贪食无厌的巨兽黑洞有什么感想呢？马中佩回答：“拿一个2.75米高的巨人来说吧，人人好奇的是，到底他们为什么长得如此高大呢？假设从前你只看过这些巨人的骸骨化石，而有一天，当你亲眼见到一个活生生的，将近3米高的巨人矗立在眼前时，恐怕只会更想弄清楚：究竟他为什么长这么高呢？”或许最近这个难得的新研究结果有机会可以帮我们回答，巨人罕见的2.75米身高，到底是先天遗传，或是后天因素？搞不好他就像卡通里的大力水手一样，只是菠菜吃得比较多！？