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那天晚上,我盯着手机屏幕上的一张黑洞照片看了足足十分钟

不是那个2019年轰动全球的M87黑洞,也不是2022年银河系中心的人马座A*,是一个我从来没听说过的名字——TON 618

朋友在微信上甩过来一句话:“嘿,你知道有个黑洞比咱们整个银河系还大一倍吗?”

我当时就愣住了,银河系多大?十万光年的直径,几千亿颗恒星,咱们太阳系在里头连一粒灰尘都算不上,一个黑洞,比这玩意儿还大一倍?这怎么想都不像是宇宙里应该存在的东西。

但它是真的,而且它还不是唯一的。

先聊聊咱们银河系的那个“小不点”

2022年5月,事件视界望远镜合作组公布了人马座A*的照片,那是咱们银河系正中心趴着的超大质量黑洞,质量大约是太阳的400万倍

听着吓人对吧?400万个太阳摞在一起,光想想就觉得腿软,但你要是拿它跟TON 618比,那就好比拿一个弹珠去跟一座山比大小——完全没有可比性。

人马座A*的事件视界直径大概2400万公里,差不多能塞进水星轨道里头,而银河系呢?直径10万光年,1光年将近9.5万亿公里,你乘一下就知道差了多少个数量级,银河系本身已经大到让人绝望了。

TON 618是个什么怪物?

TON 618最早是在1957年被注意到的,那会儿天文学家在做一个叫“Tonantzintla星表”的巡天项目,用的是墨西哥托南钦特拉天文台的施密特望远镜,他们在天上拍到了一个不起眼的蓝色光点,编号618,就这么随手记下来了。

那天晚上,我盯着手机屏幕上的一张黑洞照片看了足足十分钟

谁能想到,这个看起来平平无奇的光点,后来被发现是宇宙中最暴烈的存在之一。

到了20世纪70年代,天文学家重新研究这个天体时,发现它的光谱不对劲,它的红移值高得离谱——z=2.219,翻译成人话就是:这个天体正以极快的速度远离我们,说明它极其遥远,根据现在的宇宙学模型计算,TON 618距离地球大约104亿光年

104亿年前是什么概念?那时候宇宙才诞生三十多亿年,连地球都还没影呢,而我们今天看到的TON 618的光,就是那个时候发出来的,在宇宙里孤独地飞了104亿年,才被我们的望远镜捕捉到。

更让人头皮发麻的是它的质量。

660亿个太阳——这个数字到底怎么量出来的?

天文学家测定黑洞质量有几种成熟的办法,对于TON 618这种遥远得离谱的类星体,主要靠的是宽发射线测光法,简单说就是:黑洞周围的气体盘被剧烈加热,发出特定波长的光,这些光的宽度跟气体绕转速度有关,而速度又取决于中心黑洞的引力——也就是质量,通过分析光谱中氢β线、镁离子线的宽度和强度,结合气体盘到中心天体的距离,就能反推出黑洞质量。

算出来的结果让所有人倒吸一口凉气:660亿倍太阳质量

那天晚上,我盯着手机屏幕上的一张黑洞照片看了足足十分钟

不确定度有,上下浮动几十亿倍是正常的,但就算取最低估值,也远超500亿倍,这个质量意味着什么?

对比对象 质量(太阳质量) 事件视界直径 相当于
人马座A*(银河系中心) 400万 16天文单位 水星轨道内
M87*黑洞 65亿 380亿公里 冥王星轨道3倍
TON 618 660亿 3900亿公里 海王星轨道40倍
银河系总质量 约1.5万亿 10万光年

注意看最后两行,TON 618的事件视界直径大约是3900亿公里,折算成光年的话,大概是0.04光年,听着不大?别急,你要知道整个太阳系的半径——以奥尔特云为边界——也就差不多1光年左右,也就是说,TON 618的“嘴巴”张开来,能吞掉我们太阳系外围一大块区域。

但这还不是最震撼的部分,真正让人大脑宕机的是:银河系总质量大概1.5万亿倍太阳质量,其中绝大部分是暗物质,真正的恒星、气体、尘埃加起来也就千亿级别,而TON 618一个黑洞,质量就达到了660亿倍太阳质量,拿它跟整个银河系的恒星盘比,它确实大到可以“抵得上好几个银河系的核心区”。

说它比银河系“大一倍”,其实是一种通俗但不太严谨的说法,严谨点讲,它的质量比银河系所有恒星加起来的质量还要大,而它的体积——黑洞本身体积为零,奇点没有大小——它的事件视界范围,则是一个直径将近4000亿公里的巨大球体,拿这个球体去跟恒星聚集的银盘比,视觉冲击力确实爆炸。

这玩意儿是怎么长这么大的?

这其实是目前天体物理学最头疼的问题之一。

黑洞要长肉,只能靠吞东西——气体、恒星、甚至跟别的黑洞合并,但吃东西是有极限的,物理上有个概念叫爱丁顿极限,简单说就是:黑洞吞东西的时候,物质摩擦发热会发光,光压会往外推,吞得太猛,光压就大到能把进来的气体全吹跑,反而吃不进去了,所以理论上黑洞存在一个最大进食速度,对应一个最大生长率。

那天晚上,我盯着手机屏幕上的一张黑洞照片看了足足十分钟

按这个速度算,一颗恒星级的黑洞想要长到660亿倍太阳质量,需要的时间远远超过宇宙目前138亿年的年龄,可TON 618在宇宙才三十多亿岁的时候就已经这么大了,这不合理。

于是有了几种可能的解释:

  • 直接坍缩说——早期宇宙中巨大的气体云可能跳过恒星阶段,直接坍缩成几万到几十万倍太阳质量的“种子黑洞”,起点就比别人高
  • 超爱丁顿吸积——在某些极端条件下,黑洞可能短暂突破爱丁顿极限,以超高速率吞食物质
  • 多次合体——早期宇宙星系碰撞频繁,黑洞合并可能提供了额外的质量增长通道

哪种说法都没完全定论,包括中国科学家在内的多个国际团队,这些年一直在利用郭守敬望远镜、FAST射电望远镜等设备搜寻更多高红移类星体,试图拼凑出早期宇宙超大质量黑洞的增长史。

它现在怎么样了?地球有危险吗?

完全没有,首先它离我们104亿光年远,TON 618本身是一个类星体的核心引擎,它的宿主星系我们甚至都看不清——太远了,被类星体本身的光芒淹没了,它疯狂吞食周围物质,喷发出相当于整个银河系数千倍亮度的辐射,是一个典型的活动星系核

104亿年过去,今天的TON 618大概率已经“吃饱了歇着了”,它周围的气体盘可能已经被消耗得差不多,类星体熄灭了,变成了一个安静的、潜伏在巨椭圆星系中心的巨型黑洞,就像我们今天在近邻宇宙看到的一些巨无霸一样。

但它留下的那道光,还在路上飞,而我们就恰好站在那道光的终点,用望远镜接住了这个来自宇宙童年的信号。

想到这儿,我又看了一眼手机里那张模拟图——一个小小的光点,背景是密密麻麻的星系和恒星,104亿年前,宇宙还很年轻,第一代恒星刚点亮不久,星系正在疯狂生长和碰撞,就在那片混乱中,一个怪物悄悄长到了660亿倍太阳质量,成为那个时代最耀眼的存在之一。

而我们呢?我们不过是100多亿年后,在一颗小小的岩石行星上,用打磨了上万年的技术和好奇心,看到了它。

这种感觉很难形容,不是恐惧,也不是震撼那么简单,就是觉得——宇宙真是够野的,咱们能在这儿琢磨它,也是够幸运的。

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