發現史上增長速度最快的黑洞!不到 1 萬年增加百萬倍太陽質量

作者 | 發布日期 2018 年 05 月 16 日 18:32 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly

澳洲天文學家發現有史以來增長速度最快的超大質量黑洞,平均每兩天就吞噬掉一個太陽質量的物質!換句話說,這個黑洞不到 1 萬年時間就可以增加 100 萬個太陽質量;此外,由於發展極快,該黑洞每天吸收大量物質引起劇烈摩擦並釋放熱量,導致其亮度比整個銀河系還要高出數千倍。



說一個黑洞「明亮」聽起來很奇怪,但來自澳洲國立大學(ANU)天文與天體物理學研究院的天文學家 Christian Wolf,確實利用歐洲太空總署的蓋亞衛星(Gaia)、美國太空總署的廣域紅外線巡天探測衛星(WISE)、以及位於澳洲的廣角光學望遠鏡 SkyMapper,發現了這麼一個會閃亮到讓你睜不開眼的超大質量黑洞。

它位於類星體「SMSS〜J215728.21-360215.1」中心,距離我們遠達 120 億光年,也就是說團隊從早期宇宙中(120 億年前)出乎意料地發現這個黑洞,平均每 2 天就吞掉 1 個太陽,科學家估計其當時質量約太陽的 200 億倍,並以每百萬年 1% 的速度增長。

也許你會覺得,黑洞這麼一個龐然大物 2 天才吞一個太陽,這速度能叫快嗎?嘉義市天文協會總幹事黃傅俊受訪時,轉述中央天文所李昫岱博士的解析:簡單算一下,這個黑洞 1 年大約可以增加 180 個太陽質量,也就是約 5600 年便增加 100 萬個太陽質量,這已經是超大質量黑洞等級(超大質量黑洞的質量為 10 萬~10 億倍太陽質量),而從天文時間尺度來看,5600 年相當短暫。

再轉述台北市立天文科學教育館前展示組組長、業餘天文學家陶蕃麟分析,超大質量黑洞的質量雖大,但物質並不是直接墜入黑洞,而是像行星繞太陽般依著軌道繞行黑洞,要有能量損失才會逐漸被黑洞吸引過去:首先,需先克服物體本身的內聚力,在進入洛希極限後被扯碎成小顆粒,接著經歷吸積盤加速、加熱,以螺旋線接近黑洞,並逐漸喪失位能與動能,此時物質才會被黑洞吸收。

▲ 超大質量黑洞概念圖。(Source:NASA

此外,黑洞增長速度都很慢,還要看附近有沒有物質可供吸收,黃傅俊指出,一般星系中心的超大質量黑洞都處在休眠狀態,除非剛好有個倒楣天體經過才會喚醒黑洞進食(且該天體質量不一定比太陽大),所以,能兩天吃掉一個太陽質量的物質已經算快了。

還有一點,研究人員只是計算出質量增長的速度,而不是說這個黑洞真的兩天吃下一顆太陽,好比我們說車輛時速 80 公里,並不代表我們看到這輛車真的在 1 小時內跑了 80 公里。

解釋完以上種種,我們回過頭來看研究團隊如何形容這個增長速度最快的黑洞「有多閃」。他們舉例,如果這個黑洞剛好坐落於我們銀河系中心,那麼從距離地球如此遙遠的距離外,我們還能看到它發出比滿月高 10 倍的亮度,幾乎使天空中所有星星黯然失色。當然,如果這場假設的燈光秀是真的,那麼身為人類的你也沒有機會看到這道光,因為黑洞發射的大量 X 射線將消滅地球上所有生物。

現在團隊一個疑惑是,超大質量黑洞如何在早期宇宙中迅速增長,不過也許以後望遠鏡會繼續發現進食速度更快的黑洞,帶來更多數據為科學家解惑。研究人員表示,如此遙遠的黑洞可以幫助我們了解早期宇宙,其發出的輻射有助於清除遮擋光線氣體;此外,隨著更多新型望遠鏡建置中,我們將能利用這些位於宇宙邊緣、明亮貪婪的黑洞來量測宇宙膨脹。

(首圖來源:澳洲國立大學