什么几乎每个星系的中心都有一个黑洞?我们可以通过两个层面来回答这个问题。虽然黑洞会不断吞噬周围的物质,但由于霍金辐射,黑洞本身也会不断蒸发。黑洞一定存在!你可能会想,既然黑洞可以吞噬一切物质,难道不会吐出一点吗?黑洞是一个源自相对论的概念。

为什么会有黑洞啊?

如果物体能被压缩到极致,导致光无法从其周围的弯曲时空中逃逸出去,这样的东西就被称为黑洞。那么,要怎样才能把物体压缩到极致呢?答案是质量,只有质量足够大的物体才会把自身无限压缩为黑洞,那么,宇宙中什么物体才会有足够大的质量呢?答案是恒星,并且是质量超过太阳20倍的恒星,即质量超过地球666万倍。虽然这些恒星的质量极为庞大,但它们在正常情况下不会发生引力坍缩,这是因为它们的内部进行核聚变反应,所产生的辐射压足以与自重相抗衡,

当这些恒星消耗完核燃料时,由于没有辐射压的阻挡,核心区域将会无限坍缩成奇点。由于奇点拥有巨大的质量,将会导致周围时空受到极端扭曲,使得光也会被困在其中,这样形成的黑洞是恒星级黑洞,其质量为太阳的数倍到数十倍不等,这种黑洞是宇宙中最为普遍的黑洞。此外,几乎在所有星系中心还存在着一种质量极高的超大质量黑洞,例如,银河系中心存在一个质量为太阳430万倍的超大质量黑洞——人马座A*,

这类黑洞可能是在宇宙早期形成,由于星系中心的物质十分密集,它们不断吸积物质并且与其他黑洞合并,从而不断变大。虽然黑洞会不断吞噬其周围的物质,但由于霍金辐射,黑洞自身还会不断蒸发,不过,这种蒸发速度极慢,例如,对于太阳质量的黑洞,需要2.1×10^67年(2100亿亿亿亿亿亿亿亿年)的时间才能完全蒸发掉,远远长于目前只有138亿年的宇宙年龄。

为什么大多数星系中央会有一个黑洞?

对于这个问题,尽管没有直接邀请,但是看到在目前的所有回答当中,没有一个比较合适的解答,所以觉得还是有必要回答一下,对于为何几乎每一个星系的中心会有黑洞,我们可以通过两个层次来回答这个问题。首先我们可以说是从观测上得到的结论,比如说我们银河系的中心,天文学家就通过红外波段对中心附近恒星轨迹的追踪观测,证明存在着一个大约为430万太阳质量的黑洞。

对于临近的星系,尽管不是通过看恒星,但是通过看气体团块的运动,来判断中心黑洞的存在,如果星系比较遥远的时候,那么我们就可以通过一些其它的观测迹象来推断黑洞的存在。因为黑洞在吸积周围靠近气体的时候,不仅仅会产生比较明亮的辐射,同时也会将一部分气体沿着转动方向抛射出去,从而产生了我们熟知的喷流,因为喷流所产生的能量非常强,比星系本身所产生的能量还要多,所以从非常遥远的地方就可以看到,而且看起来像一个点,这就是我们最早知道的类星体,或者被称之为活动星系核。

所以说活动星系核就是黑洞吸积周围气体所产生的剧烈喷发现象,通过大量的观测,我们现在知道,几乎在所有的星系中心都有一个超大质量黑洞的存在。知道它们存在之后,我们就想知道另外一个问题,这些黑洞是如何形成的,为什么它们位于星系的中心,对于它们的来源问题。如果用一个势井来描述星系的话,星系的中心往往是势井最深的地方,所以重的天体就会往星系的中心移动,

黑洞作为最为致密的一种天体,即使最初不在星系中心,也会慢慢向中心移动。接下来,最初小的黑洞(质量大约在几十个太阳质量)相互碰撞,会逐渐形成所谓的超大质量黑洞的种子(有可能是几十万个太阳质量),再通过气体的吸积,长成我们现在看到的成熟的超大质量的黑洞,目前通过大量的观测表明,黑洞的质量和星系核球的质量以及自身宿主星系的质量存在着一定的比例关系,这就说明黑洞在一定程度上和星系是共同演化的。

人类在今年才有黑洞的照片,为什么在以前就知道有黑洞的存在?


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