金牌黑洞

■康旻

世界上最大的黑洞是哪一個？美國加利福尼亞州伯克利大學的天文學家發現兩個質量相當于100億顆太陽的“巨獸”級黑洞。它們那張連光也吞掉的大嘴，足有整個太陽系的5倍大。

這兩個新出爐的黑洞冠軍分別居住在離地球約3億光年遠的兩個不同星系里，可能是由一些早期宇宙黑暗類星體的遺骸所形成的。伯克利大學的天文學教授馬中佩表示，早期宇宙有很多類星體或活躍星系核，一般認為，它們的能量是來自于質量有100億顆太陽那么大的超大質量黑洞。像這次新發現的這兩個超大質量黑洞，因為在質量大小上與年輕的類星體近似，未來它們很可能會在天文學解釋類星體如何演化成超大質量黑洞時扮演關鍵角色。

黑洞因物質密度極高而形成強大重力場，甚至光都不能逃脫它。一個質量如一顆太陽的小黑洞，或許由恒星爆炸或超新星就可以產生，但是一顆超大質量黑洞的質量來源又是什么呢？一般認為，應該是由于黑洞合并，或是由于攫取大量恒星或者大量氣體而來。馬中佩教授等人組成的團隊新發現的兩個黑洞，一個位于橢圓星系NGC 3842中央，在獅子座方向，是獅子座星系團最亮的一個星系，距離我們有3.2億光年遠。第二個黑洞和第一個的質量在伯仲之間，位于后發座方向，橢圓星系NGC 4889的中央，同樣，它也是該星系團中最亮的星系。

據研究人員指出，以這兩個新科黑洞的“狀元”和“榜眼”來說，其事件視界的大小約等于地球繞太陽公轉軌道的200倍，亦即冥王星軌道的5倍大。若以環繞在事件視界以外，球體狀的一個黑洞重力場影響所及范圍而論，寬幅達4000光年。以質量論，和位于我們銀河系中央的黑洞相比，這兩顆超超大黑洞質量是我們的2500倍，并且銀河系這顆黑洞的事件視界，大約只有水星軌道1/5而已，差得遠啰！

這些先前從來沒被發現過的超大黑洞雖然有著相當于100億顆太陽的質量，非常驚人，不過有可能因為它們所居住的鄰近區域相當“安靜”的緣故，所以它們一直在靜默中低調而行，從不曾被發現。馬中佩教授表示，100億年前，當時景象的敘述可能像這樣：那時，這些黑洞只是一些極活躍的年輕類星體，大量地吞吃著附近的氣體和塵埃，幾乎把四周物質都吃得精光。僥幸存留的那些氣體后來形成恒星，繼續安安靜靜地在各自軌道上運動。這些黑洞不但是過去有著像“巨獸”一樣“大吞猛吃”的特性，就連它所住的星系本身也實在是超級大的“巨獸”星系，里頭蘊藏著約1兆顆恒星。經過時間的洗禮，現在它們低調地定居在星系團中央大約核心的位置。

大多數天文學家相信，幾乎所有星系中央都有一個超大質量黑洞。星系越大它的黑洞就越大。目前所發現最大的黑洞，清一色全都位于橢圓星系，而橢圓星系則被認為是由兩個旋臂星系合并的結果。馬中佩發現，要是兩個橢圓星系再進一步合并的話，就可能會產生最大的橢圓星系，或是將近100億顆太陽質量的超大質量黑洞！這些超大質量黑洞還可以經由吃下更多由星系合并所遺留的氣體而增長，使身形更加壯碩，“多重合并是超級巨獸的最佳養成法之一”。

為了找到這些巨獸級黑洞，馬中佩和其他來自伯克利大學、多倫多大學和得克薩斯州立大學的觀測天文學家展開合作，其中一位天文學家，卡爾還帶來M87的黑洞質量計算結果。接著他們也運用到可見光學領域的凱克天文臺和雙子星天文臺，及位于得克薩斯州的麥克唐納天文臺，在多方協助下取得了好幾個大質量橢圓星系中央散漫星光的光譜資料。這些大質量橢圓星系有共同的特色，他們全都是各星系團中最亮的星系。目前為止，該團隊分析這兩個星系中恒星軌道速度之后，已計算得出在兩個星系的中央位置，各有著質量大約和類星體質量相仿的天體。由于這個質量這么大的物體是存在于一個不到幾百光年寬的距離里，它到底是什么來頭？天文學家的結論是：超大質量黑洞。

對一位天文學家來說，找到這么兩個貪食無厭的巨獸黑洞有什么感想呢？馬中佩回答：“拿一個2.75米高的巨人來說吧，人人好奇的是，到底他們為什么長得如此高大呢？假設從前你只看過這些巨人的骸骨化石，而有一天，當你親眼見到一個活生生的，將近3米高的巨人矗立在眼前時，恐怕只會更想弄清楚：究竟他為什么長這么高呢？”或許最近這個難得的新研究結果有機會可以幫我們回答，巨人罕見的2.75米身高，到底是先天遺傳，或是后天因素？搞不好他就像卡通里的大力水手一樣，只是菠菜吃得比較多！？