超大质量黑洞

位于室女座的超巨椭圆星系——室女A星系（M87）核心内的超大质量黑洞，估计质量约为太阳的65亿倍。此影像是由事件视界望远镜所拍摄，是史上首帧黑洞的实际影像。

上：艺术家描绘超大质量黑洞从邻近的星体上抽走物质。
左下：超大质量黑洞的映像。
右下：超大质量黑洞的光学映像。

斯皮策揭示了可见光看不见的：低温恒星（蓝色），热的尘埃（红色），靠近中央的明亮白点是人马座A*。

来自人马座A*的明亮X射线闪光，位置就在银河系中心的超大质量黑洞。

超大质量黑洞是黑洞的一种，其质量是太阳质量的$10^{5}$至$10^{9}$倍（$10^{35}$至$10^{39}$千克）。现时一般相信，在所有星系的中心（包括银河系的中心在内）都存在超大质量黑洞。

比较

比较超大质量黑洞与其他质量相对较低的黑洞，可见一些特别的性质：

• 超大质量黑洞平均密度可以很低，甚至比空气密度还要低。这是因为史瓦西半径与其质量成正比，而密度则与体积成反比。由于球体（如非旋转黑洞的事件视界）体积是与半径立方成正比，而质量差不多以直线增长，体积增长率则会更大。故此，密度会随黑洞半径增长而减少。

• 在事件视界附近的潮汐力会明显较弱。倘有一太空人向黑洞中央移动，在他到达黑洞深处之前不会感受到明显潮汐力，此系因事件视界距离位处中央之引力奇点很远所致。

形成

超大质量黑洞从吸积盘中吸积的概念图。

超大质量黑洞的形成有几个方法。最明显的是以缓慢的吸积（由恒星的大小开始）来形成。另一个方法涉及星云萎缩成数十万太阳质量以上的相对论星体。该星体会因其核心产生正负电子对所造成的径向扰动而开始出现不稳定状态，并会直接在没有形成超新星的情况下萎缩成黑洞。第三个方法涉及了正在核塌缩的高密度星团，它那负热容会促使核心的分散速度成为相对论速度。最后是在大爆炸的瞬间从外压制造原生黑洞。形成超大质量黑洞的问题在于如何将足够的物质加入在足够细小的体积内。要做到这个情况，差不多要将物质内所有的角动量移走。向外移走角动量的过程就是限制黑洞膨胀的因素，并会导致形成吸积盘。根据观测，黑洞的类别有著一些差距。一些从恒星塌缩的黑洞，最多有10倍太阳质量。最小的超大质量黑洞约有数十万太阳质量。但却没有在它们之间的中介质量黑洞。不过，有模型指异常明亮的X射线源有可能是在这个遗失范围的黑洞。

都卜勒效应量度

直接量度围绕邻近星系核心迈射的都卜勒效应，只有在中央高物质密度的情况下，才可以发现很快速的克卜勒运动。现时唯一已知可以在细小空间中包含足够物质的是黑洞，或是在天体物理学上很短的时间内将变成黑洞的物体。对于较远的活跃星系，宽谱线的阔度可以用来探测围绕近视界的气体。反射绘图的技术就是利用这些谱线的变化来量度其质量，而黑洞的旋转有可能加速了活跃星系的“引擎”能量。在很多星系中心的超大质量黑洞被认为是活跃星系（如赛弗特星系及类星体）的“引擎”。马普地外物理研究所及洛杉矶加利福尼亚大学基于欧洲南天文台及凯克天文台的数据，提供了证据指人马座A*就是在银河系中心的超大质量黑洞。根据计算，它可能有431万倍的太阳质量。

银河系以外的超大质量黑洞

于2004年5月，Paolo Padovani及其他天文学家发表他们发现了在银河系以外30个超大质量黑洞。他们的发现令我们知道超大质量黑洞的数量最少是以往所知的两倍。现时相信每一个星系的中央包含一个超大质量黑洞，而它们大部份都处于“不活跃”的状态且吸积不多。相反在球状星团的中央却没有黑洞，不过相信一些如在飞马座的M15及在仙女座星系的马亚尔II的中央仍有黑洞，估计质量约有$10^{4}$的太阳质量。一些星系，如0402+379星系有两个超大质量黑洞，形成一个二元系统。若它们相撞，将会产生强劲的重力波。

超大质量黑洞质量与星系形成

超大质量黑洞的质量与其身处的星系形态有关。这显示了星系球体的质量与超大质量黑洞的质量有著相互的关连。而黑洞的质量亦与星系的分散速度有著更紧密的关连。但是这个关连却未被解开

特大质量黑洞

特大质量黑洞（英语：ultramassive black hole）则是拥有着超过7010100000000000000♠10¹⁰太阳质量，目前位于巨大质量黑洞列表的前两名TON 618以及S5 0014+81很可能属于特大质量黑洞。

相关条目

• 活跃星系核
• 螺旋星云
• 星系
• 核球
• 微黑洞
• 中子星
• 类星体
• 人马座A*
• 室女A星系

阅读

• Fulvio Melia. The Edge of Infinity. Supermassive Black Holes in the Universe. Cambridge University Press. 2003. ISBN 978-0-521-81405-8. 
• Fulvio Melia. The Galactic Supermassive Black Hole. Princeton University Press. 2007. ISBN 978-0-691-13129-0. 

参考

• Julian H. Krolik. Active Galactic Nuclei. Princeton University Press. 1999. ISBN 0-691-01151-6. 

外部链接

• Black Holes: Gravity's Relentless Pull
• Images of supermassive black holes （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• NASA images of supermassive black holes （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• ESO video clip of orbiting star
• Star Orbiting Massive Milky Way Centre Approaches to within 17 Light-Hours ESO, October 21, 2002
• Early Black Holes Grew Up Quickly （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Fulvio Melia's website （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Images, Animations, and New Results from the UCLA Galactic Center Group （页面存档备份，存于互联网档案馆）