超大质量黑洞

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May 17, 2022

超大质量黑洞(SMBH 或有时 SBH)是最大的黑洞类型,其质量约为太阳质量 (M☉) 的数百万至数十亿倍。黑洞是一类天文物体,它们经历了引力坍缩,留下了空间的球形区域,没有任何东西可以逃脱,甚至光也无法逃脱。观测证据表明,几乎每个大型星系的中心都有一个超大质量黑洞。例如,银河系在其银河系中心有一个超大质量黑洞,对应射电源射手座 A*。星际气体吸积到超大质量黑洞是为活动星系核和类星体提供能量的过程。 事件视界望远镜直接拍摄了两个超大质量黑洞:巨大椭圆星系 Messier 87 中的黑洞和位于银河系的中心。

说明

超大质量黑洞经典定义为质量超过 10 万至 100 万 M☉ 的黑洞。一些天文学家已经开始将至少 100 亿 M☉ 的黑洞标记为超大质量黑洞。其中大多数(例如 TON 618)与异常高能的类星体有关。更大的黑洞被称为质量超过 1000 亿 M☉ 的超大黑洞 (SLAB)。尽管他们指出目前没有证据表明大得惊人的黑洞是真实存在的,但他们注意到几乎那个大小的超大质量黑洞确实存在。一些研究表明,黑洞可以达到的最大质量,虽然是发光的吸积体,约为 500 亿 M☉。超大质量黑洞具有明显区别于低质量类别的物理特性。首先,对于超大质量黑洞,事件视界附近的潮汐力明显较弱。位于黑洞视界的物体上的潮汐力与黑洞质量的平方成反比:处于 1000 万 M☉ 黑洞视界的人在其头部和脚部之间感受到的潮汐力与地球表面上的一个人。与恒星质量黑洞不同的是,在进入黑洞非常深处之前,不会经历显着的潮汐力。此外,有点违反直觉的是,SMBH 在其事件视界内的平均密度(定义为黑洞的质量除以其史瓦西半径内的空间体积)可能小于水的密度。这是因为史瓦西半径与其质量成正比。由于球形物体(如不旋转黑洞的视界)的体积与半径的立方成正比,黑洞的密度与质量的平方成反比,因此更高质量黑洞具有较低的平均密度。约 10 亿 M☉(非旋转)超大质量黑洞的事件视界的史瓦西半径与天王星轨道的半长轴相当,即 19 非盟。 研究历史 关于如何发现超大质量黑洞的故事始于 1963 年 Maarten Schmidt 对射电源 3C 273 的调查。最初这被认为是一颗恒星,但事实证明其光谱令人费解。它被确定为红移的氢发射线,表明该物体正在远离地球。哈勃定律表明,该物体位于数十亿光年之外,因此必须释放相当于数百个星系的能量。被称为准恒星物体或类星体的光源的光变化率表明,发射区域的直径为 1 秒差距或更小。到 1964 年已经确定了四个这样的来源。1963 年,Fred Hoyle 和 W. A. Fowler 提出了燃烧氢的超大质量恒星(SMS)的存在作为对 comp