“超大质量”黑洞能有多大？科学家可能有答案
一个被气体和尘埃包围的超大质量黑洞的图示，它依靠这些气体和尘埃来帮助它生长（图片来源：uux.cn/Robert Lea（与Canva共同创建）/NASA）
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（Robert Lea）：科学家们认为，在所有大星系的核心都潜伏着超大质量黑洞，这些宇宙泰坦的质量相当于数百万甚至数十亿个太阳的质量。然而，一些黑洞甚至超过了这些巨大的质量，变成了“超大质量黑洞”
我们目前所知的最大质量黑洞是凤凰A，它位于凤凰星团的中心，是迄今为止发现的最重的星团之一。凤凰A距离我们58亿光年，估计质量为1000亿个太阳。另一个巨大的黑洞是Tonantzintla 618（Ton 618），距离我们约10亿光年，质量约为660亿个太阳。
对于像凤凰A和Ton 618这样的超大质量黑洞，你可能会想知道黑洞的大小是否有极限。
科学家们长期以来也对此感到疑惑，耶鲁大学天文学系的Priyamvada Natarajan领导的一个团队认为他们可能已经找到了答案。
Natarajan告诉Space.com：“我们将超大质量黑洞定义为质量超过太阳100亿倍的黑洞。超大质量黑洞的质量被定义为超过太阳1000万倍。因此，超大质量黑洞平均比超大质量黑洞大10000倍。”
M87星系中心的超大质量黑洞及其阴影的图像。（图片来源：uux.cn/EHT Collaboration）
在哪里寻找超大质量黑洞？
在科学家能够研究超大质量黑洞之前，他们首先必须确定这些宇宙大游戏在哪里漫游。Natarajan解释说，一个线索来自这样一个事实，即中心超大质量黑洞的质量似乎与宿主星系内恒星的质量有关。因此，拥有更多恒星的星系，以及更大的“恒星质量”，应该拥有更多质量超大的黑洞。
Natarajan说：“这种比例关系表明，黑洞的生长方式与其宿主星系中恒星的形成之间存在着深刻而深刻的联系。”。
因此，质量最大的超大质量黑洞应该位于恒星最多的最亮星系中。因此，星系团中心最亮的星系，被称为“最亮的中央星系（BCG）”，将是容纳超大质量黑洞的最佳候选者。
Natarajan说：“在我们的结果预测我们应该在附近的BCG中心找到超大质量黑洞的地方发现了它们。让我惊讶的是，各种大小的黑洞基本上散布在宇宙的各个地方。”。
这位天文学家补充道：“星系似乎拥有多个黑洞群，根据星系的亮度，中心有一个超大质量黑洞或超大质量黑洞；整个游荡的黑洞群会偏离中心，分布在任何地方，质量范围从超大质量黑洞到较低质量黑洞。”。
美国国家航空航天局动画的截图突出了宇宙中一些最大的黑洞，包括TON 618，它的质量大约相当于600亿个太阳。（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局）
那么，为什么要对黑洞的质量进行限制呢？
难道这些主宰银河系的泰坦就不能不断成长，唯一的限制就是它们可用的气体、尘埃和恒星的数量，以及它们“进食”的时间吗
事实证明，存在一个上限，黑洞实际上对自己施加了这种增长限制。
Natarajan解释说：“根据我们提出的理论论证，超大质量黑洞会阻碍它们自身的生长。”。“这是我们预计会发生的顺序：气体流入星系中心，为超大质量黑洞提供能量。然而，并不是所有的气体都会一直进入超大质量黑洞的视界并被吸积。相反，一小部分气体会进入，其余的气体会被黑洞滴出。它们是非常脏的食客！”
一个星系的中心活动区的图示，由一个超大质量黑洞喷出气体流提供动力（图片来源：uux.cn日本宇宙航空研究开发机构）
未落入黑洞的气体部分被炸成强大而快速移动的外流或“天体物理射流”，可以延伸到宿主星系之外数十光年。
这些外流最终会撞击到距离周围星系中黑洞源更远的气体中，加热并转化它，直接影响该星系中恒星的诞生。这是因为恒星是在气体和尘埃云冷却和凝结时形成的。Natarajan解释说，喷流通过加热这种气体并防止其凝结来防止恒星形成。
这些喷流的作用还将气体从星系中心区域推开，切断了流向中心黑洞的物质的“食物来源”，从而实现了自我调节的外流。这意味着黑洞生长有一个自然的反馈回路。
Natarajan说，由于没有机会让气体从星系的其他部分流入中心区域，一旦星系内部区域的气体被完全消耗，黑洞的生长就会受到干扰，其生长也会受到阻碍。
显示超大质量、超大质量和恒星质量黑洞质量范围的图表（图片来源：uux.cn/Robert Lea（与Canva共同创建））
Natarajan表示，考虑到黑洞的生长方式以及似乎切断其食物供应并阻碍其生长的自然反馈系统，超大质量黑洞的极限将在1000亿太阳质量左右。
这意味着，如果Natarajan和他的同事们是正确的，凤凰城A可能不仅仅是我们探测到的最大的黑洞，它也可能是我们将探测到的最大的黑洞，因为它正好位于这个极限上。
Natarajan和她的团队还没有完成对黑洞的研究，但他们正在将注意力转移到这些宇宙巨人中不那么小但同样有趣的例子上。
该团队希望研究质量介于超大质量黑洞和恒星质量黑洞之间的黑洞。后者的成员大约比太阳重100倍，是在生命末期大质量恒星的坍缩中形成的。超大质量和恒星质量之间的有趣类别被称为“中等质量黑洞”，事实证明，天文学家在寻找它们时很难找到它们。
Natarajan总结道：“下一步是弥合超大质量黑洞和恒星质量黑洞之间的差距。”。“应该有大量中等质量黑洞，质量是太阳质量的1000到10000倍，我们现在才慢慢开始发现。”
该团队的研究发表在论文库网站arXiv上。
