一個超大質素黑洞的吸積盤。
美國太空總署戈達德太空飛行中心/傑里米·施尼特曼，cmglee
黑洞是宇宙中最猛烈的物體之一。它們是由大質素恒星的死亡創造的。當一顆恒星到達其生命的盡頭時，它會在重力作用下塌縮，導致 超新星爆炸 。
這顆恒星的核心不斷塌縮，變得越來越重，越來越密集，直到只剩下一個 奇異點 ，一個無限密度的無限小點——一個黑洞。
黑洞有不同的類別，這取決於它們誕生的恒星。
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恒星黑洞（SBH） 誕生於大質素恒星的死亡。它們的質素範圍從3到100個太陽質素，即太陽的質素（大約1.99×10 30 千克）。
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人們對中間黑洞（IMBHs ）知之甚少。它們的形成被認為是恒星 黑洞 合並的結果。它們的質素範圍從100到1000個太陽質素。
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超大質素黑洞（SMBHs） 幾乎存在於所有星系的中心。它們的質素從數百萬到數十億太陽質素不等。
讓我們來探索宇宙中最大的七個黑洞，它們具有不同的特征。此列表基於它們的質素（以太陽質素計）。
請註意，所有質素都是近似值。
1. Phoenix A
質素： 1000億太陽質素
位置： 鳳凰集群
鳳凰星系團是一個由數千個受重力束縛的星系組成的巨大星系。這使它成為我們已知的最大的星系團之一。
這個星系團的中心是鳳凰A，即中央星系，它容納 了活躍的星系核 （AGN）。超大質素黑洞為AGN提供動力，並在星系的形成和演化中起著至關重要的作用。
Phoenix A 中心的 SMBH 對 AGN 的活動至關重要。根據理論模型，SMBH的質素為1000億太陽質素。這意味著它可能是已知最大的黑洞。
它的周長如此之大，以至於繞著它走一圈需要 71 天零 14 小時——如果你以光速旅行的話！
史 瓦西 事件視界的直徑約為5905億公裏，足以讓我們的整個太陽系相形見絀。史瓦西直徑是圍繞非旋轉黑洞的理論邊界，沒有任何東西可以逃脫。
2. IC 1101
質素： 400億至1000億太陽質素
位置： 阿貝爾2029星系團
IC 1101是一個透鏡星系。這些星系的形狀介於螺旋星系和 橢圓 星系之間。它們具有類似於螺旋星系的圓盤結構，但沒有旋臂。這些星系幾乎沒有持續的恒星形成。
IC 1101的中心是一個黑洞，估計質素在40到100個太陽質素之間。這些估計是基於各種理論模型和相關的觀測結果，這就是為什麽變化如此之大的原因。
黑洞的存在 是從對鄰近氣體的重力效應中推斷出來的。
3. TON 618
質素： 407億太陽質素
位置： 靠近 Canes Venatici 和 Coma Berenices 星座
TON 618星系。圖片來源： 史隆數碼巡天、阿帕奇異點天文台、天體物理研究聯盟 。
類星體是AGN的一個子類別。TON 618是一個超亮的類星體，即異常明亮。它們與理解星系的形成和演化有關。
TON 618的中心是一個407億太陽質素的SMBH。SMBH的質素是根據類星體發射光譜的觀測數據估計的，就像類星體的指紋一樣。
它的亮度也是太陽的140萬億倍。 由於它的光度，它提供了關於SMBH及其吸積盤行為的關鍵資訊，吸積盤是落入其中的氣體和塵埃的旋轉盤。
TON 618類星體 還含有大量的中性氫，這是宇宙中最豐富的元素。它是構建這些結構的基石。因此，科學家對此非常感興趣。
4.S5 0014+81
質素： 400億太陽質素
位置： Cepheus constellation附近
藝術家對擁有數十億太陽質素的SMBH的印象。圖片來源： NASA/JPL-Caltech 。
宿主星系是一個FSRQ（平譜射電類星體），一個具有極高光度的巨大橢圓星系。與 TON 618 一樣，它的中心也有一個 AGN 和一個 SMBH。
由於其高光度，SMBH的質素是使用宿主星系的發射光譜來估計的。它有400億太陽質素，相當於四個 大麥哲倫星雲 （圍繞銀河系執行的最大和最高質素的衛星星系）。
SMBH的史瓦西直徑為2400億公裏，是Phoenix A中SMBH的一半。
根據演化模型，宿主星系在大爆炸後約16億年在早期宇宙中形成，並將再存活1.3 x 10 99 年！
5. 阿貝爾 1201 BCG
質素： 327億太陽質素
位置： Abell 1201星系團
Abell 1201 BCG，或最亮的星系團，是星系團中靠近中心的最亮的星系。根據 2023 年的一項研究，該星系擁有 327 億太陽質素的 SMBH。
由於其巨大的尺寸和重力影響，黑洞充當重力透鏡，彎曲來自其後面更遙遠星系的光路。
這種彎曲效果在背景星系影像的形狀中產生了可見的失真，用於估計 SMBH的質素 。
暗物質分布也會影響重力透鏡。因此，這個星系是研究暗物質性質的重要候選者。
6. NGC 4889系列
質素： 210億太陽質素
位置： 北部彗發群
主星系（NGC 4889）位於彗發星系團北部，是一個超巨橢圓星系，擁有SMBH。根據理論模型，SMBH的質素在60億到370億太陽質素之間。最合適的估計是大約210億太陽質素。
SMBH目前處於靜止狀態，不吸積物質和發射輻射。這使得測量其質素變得更加困難。然而，由於它的狀態，了解 大質素黑洞 如何演變成活躍的類星體是很有趣的。
如此巨大的黑洞也影響著星系及其周圍環境的動力學和演化。
7. 梅西耶 87
質素： 65億太陽質素
位置： 處女座
The M87 SMBH.圖片來源： EHT Collaboration 。
梅西耶87 或M87與NGC 4889一樣，是位於室女座的超巨橢圓星系。它擁有有史以來唯一一個在其中心成像的 SMBH。
2019年，它的第一張影像是使用事件視界望遠鏡（EHT）收集的數據釋出的。同樣的數據也被用於估計其65億太陽質素的質素。
銀河系中心的SMBH是銀河系中存在的AGN的主要組成部份。它被一個旋轉的電離氣體盤包圍，垂直於 相對論性射流 ，在中心附近噴射出的狹窄等離子體流。
相對論噴流本身的直徑超過5000光年。這是從地球到獵戶座分子雲復合體中心的距離，獵戶座分子雲復合體是附近的恒星形成區域。
M87的接近 和SMBH的清晰視野對於研究黑洞動力學和演化至關重要。此外，該星系具有AGN，因此研究星系演化很有趣。
銀河系周圍的星際介質被演化恒星的元素所豐富。根據觀測數據，它的外部結構是由它與鄰近星系的相互作用形成的。
理論極限
在這個列表中，你可能已經註意到的一件事是，除了鳳凰A的SMBH之外，所有 黑洞 的質素都小於1000億太陽質素，這是有原因的。
根據輻射效應，黑洞的質素有一個理論上限，它可以減緩吸積盤環境中黑洞的生長和恒星的形成，這也調節了黑洞的生長。
根據理論模型，根據宇宙的年齡和其中的物質數量，最大極限高達2700億太陽質素。
這凸顯了 黑洞形成 和演化的復雜動力學，以及在星系團等密集而復雜的環境中估計它們的質素是多麽具有挑戰性。
