在浩瀚的宇宙中,黑洞作为最为神秘的天体之一,一直吸引着科学家们的广泛关注。尤其是那些质量惊人的超大质量黑洞,更是成为了研究的重点。科学家们发现,几乎所有的大型星系中心都潜藏着特大质量黑洞,其质量相当于数百万甚至数十亿个太阳。然而,在这庞大的群体中,还有一些更为惊人的存在——超大质量黑洞。
目前已知质量最大的黑洞之一是凤凰A,它位于遥远的凤凰星团中心,距离我们约58亿光年,其质量估计达到了惊人的1000亿个太阳。另一个令人瞩目的巨型黑洞则是托南钦特拉618,它距离我们约10亿光年,质量也达到了约660亿个太阳。这些黑洞的存在,不禁让人好奇:黑洞的质量是否存在一个极限?这个极限究竟有多大?
耶鲁大学天文学系的Priyamvada Natarajan教授领导的研究团队,针对这一问题展开了深入研究。他们提出了一个全新的观点:超大质量黑洞是指那些质量超过100亿倍太阳质量的黑洞,这一标准远高于特大质量黑洞的1000万倍太阳质量。换句话说,超大质量黑洞的质量平均是特大质量黑洞的10000倍。这一发现,无疑为我们理解黑洞的演化提供了新的视角。
在寻找超大质量黑洞的过程中,科学家们首先确定了这些宇宙巨兽的“栖息地”。他们发现,星系中心特大质量黑洞的质量似乎与宿主星系中恒星的质量密切相关。拥有更多恒星的星系,往往拥有更为巨大的特大质量黑洞。这种比例关系表明,黑洞的成长与其宿主星系中恒星的形成之间存在着深刻的联系。因此,质量最为庞大的超大质量黑洞,应该位于最明亮、恒星最多的星系中,尤其是星系团中心的最亮星系——最亮中心星系。
Natarajan教授的研究团队在寻找超大质量黑洞的过程中,发现这些黑洞几乎遍布整个宇宙。他们发现,星系中不仅存在超大质量黑洞和特大质量黑洞,还有一整群游荡的黑洞,这些黑洞的质量从特大质量黑洞到较小质量的黑洞不等。这一发现,进一步丰富了我们对星系中黑洞种群的认识。
然而,黑洞的成长并非没有限制。科学家们发现,黑洞自身似乎对其增长设定了一个上限。当气体流入星系中心供给黑洞时,并不是所有的气体都会被黑洞完全吞噬。实际上,只有一小部分气体能够进入黑洞的事件视界并被吸积进去,剩下的气体则会被黑洞“吐”出来。这些被喷射出去的气体会形成强大且迅速移动的外流或“天体物理喷流”,这些喷流能够延伸到宿主星系外数十光年之远。
Natarajan教授表示,一旦星系内区域的气体被完全消耗,且没有更多气体能够从星系的其他部分流入中心区域,黑洞的成长就会受到干扰,从而使其增长受到抑制。基于这一发现,Natarajan教授认为,超大质量黑洞的质量上限约为1000亿个太阳质量。这意味着,凤凰A可能不仅是我们迄今为止探测到的最为庞大的黑洞,还可能是我们将来能够探测到的最大黑洞。
尽管在超大质量黑洞的研究上取得了重要进展,但Natarajan教授和她的团队并没有停止探索的脚步。他们正在将研究焦点转向那些质量较小但同样引人入胜的宇宙巨物——中等质量黑洞。这些黑洞的质量介于特大质量黑洞和恒星质量黑洞之间,一直是天文学家追寻的难题。Natarajan教授表示,他们的目标是填补特大质量黑洞和恒星质量黑洞之间的空白,寻找那些质量在太阳的1000到10000倍之间的中等质量黑洞。