银河系中心存在超大质量黑洞的最有力证据汇编20篇

物理学家组织网络最近报道称，对阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的最新观测推翻了天文学的常识，即即使在银河系最不稳定的区域，恒星也可以诞生，而恒星可能存在于整个宇宙中。

人马座A位于距离地球26000光年的银河系中心，那里有400万个超大质量黑洞，质量相当于太阳。由于其强大的潮汐力和强烈的紫外线和X射线辐射，射手座A被认为不利于恒星的诞生和形成，特别是像太阳这样的低质量恒星。然而，发表在《天体物理学杂志快报》上的研究数据显示，在距离人马座A黑洞中心仅3光年的地方，发现了11颗年轻恒星，它们的寿命约为“600万年”。

大量星际尘埃覆盖了黑洞区域，将它隐藏在光学望远镜的“视野”之外。阿尔玛可以穿透尘埃，帮助天文学家以极高的精确度和灵敏度更清楚地了解这个动荡的地方。

研究小组发现了这些年轻恒星喷流的典型“双叶”特征。这些恒星被旋转的尘埃和气体圆盘所包围，这些圆盘将物质吸收到旋转的圆盘中，并以高速喷射的方式从恒星的北极和南极喷射出来。这种形状标志着恒星形成的早期阶段，“双波瓣”中的一氧化碳分子在毫米波长的光中非常明亮。

“这一发现证明了惊人的恒星形成发生在人马座A附近的云中，”美国国家射电天文台的阿尔·沃顿说。尽管条件并不理想，但它们给了天文学家形成恒星的其他方法。"

据外国媒体SlashGear报道，科学家已经发现了83个超大质量黑洞，几乎与已知宇宙一样古老。这项研究中的黑洞是由它们的亮度决定的——下图中的红点。每一个点都是一个超级明亮的活跃能量核心，形成一个超大质量黑洞。气体聚集在中心。

负责本周报告的团队使用了三台大型望远镜。这些望远镜是斯巴鲁望远镜；智利的双子座南站望远镜和西班牙在拉帕尔马岛的大望远镜。他们使用高速扫描数据来观察黑洞活动的潜在候选者。

超级超级超级相机是日本国家天文台斯巴鲁望远镜的一部分。

这些超大质量黑洞大约有130亿年历史。目前对大爆炸的估计设定在大约133亿年前，而地球形成于大约45亿年前。这使得这些密度最大的天体在我们的宇宙第一次膨胀后仅约3亿年。

下面你会看到艺术家对超大质量黑洞的印象——类星体，它们从中心发出大量的光和能量。这张照片是由林佳树松冈提供的。

黑洞是指宇宙空间内存在的一种密度无限大，但体积无限小的天体。由于其无法直接观测，因此科学家们对很难对其进行研究。不过好在可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。近日，美国天文学家发现密集超大质量黑洞群。

据国外媒体报道，日前，天文学家利用美国太空总署的“钱德拉”X射线观测器，以及印度巨米波电波望远镜的观测数据，制作X射线图片。在该图片中天文学家发现人类宇宙观测史上最为密集的超大质量黑洞群。

若以地球的密度标准计算，该黑洞群的密度约相当于5000个地球分布于全月球表面。

据悉，发现结果上周已在德州美国天文学会会议上公布。在会议上，专家同时发表另一项星系群研究的结果，哈佛-史密森天体物理学中心研究员发现，两个距离地球约200亿光年的巨型星系群埃布尔3411和埃布尔3412，与相邻的超大质量黑洞相撞后，两个星系群的热气层互相穿透，当中粒子的能量之高为“宇宙罕见”。正因为如此，天文学家将此现象形容为“惊人的宇宙粒子加速器”。

新浪科技新闻，北京时间，3月5日据国外媒体报道，超大质量黑洞存在于所有大型星系的中心。这些黑洞是活跃的增生物质，所以它们被称为“活跃星系核(AGN)”。当物质落入黑洞时，它将形成一个圆盘状结构，释放明亮的光，甚至产生巨大的喷发和喷射。与直径几十万光年的星系相比，超大质量黑洞周围的吸积盘和尘埃结构将显得非常小，宽度只有几十光年。然而，最近的两项研究最终让我们对超大质量黑洞的成长和演化有了更深入的了解。

旋转“甜甜圈”

天文学家使用活动星系核的“统一模型”来描述黑洞周围的结构。人们相信这个结构和它的方向会影响我们观察到的东西，这就是为什么不是所有的活动星系核看起来都一样。该结构的一部分是一个由充满灰尘的物质组成的环形圈——围绕着黑洞的气体和灰尘，它根据黑洞的方向从观察角度阻挡了部分或全部结构。

目前，天文学家根据阿塔卡马大型毫米阵列望远镜(ALMA)观测到的高分辨率图像，首次发现了围绕超大质量黑洞的旋转尘埃环。他们的观察目标是螺旋星系M77的中心，它距离地球4700万光年，位于鲸鱼星座。通过ALMA望远镜，他们可以识别并发现星系中心黑洞周围的气体尘埃与氢氰酸分子(HCN)和甲酰分子(HCO+)的喷射相结合，并瞄准中心黑洞周围密集的“甜甜圈”结构。目前，最新的研究报告发表在最近出版的《天体物理学快报》上。

该研究报告的作者、日本国家天文台的伊玛尼希(Masatoshi Imanishi)说:“为了解释活动星系核的各种观测特征，天文学家们假设在活动超大质量黑洞周围存在一个像甜甜圈一样的尘埃气体旋转结构。然而，尘埃气体环结构在外观上非常小。基于ALMA望远镜的高分辨率图像，我们目前可以直接观察到该结构。”

甜甜圈结构位于一个700光年宽的丝状半环材料结构中。它的直径约为20光年，与巨大的M77星系相比，它只是一个非常小的空间区域。通过对ALMA望远镜的观察和分析，研究小组发现，甜甜圈结构中的物质出现了多普勒频移，有些物质远离地球，有些物质面向地球，这是一个明显的旋转迹象。

这一明显的迹象也带来了额外的复杂性。甜甜圈结构可以以预期的方式旋转，但它具有一定的不对称性，其中一些结构旋转并具有随机方向的特性。该小组认为，这可能是一个颠覆性的迹象，例如，银河系已经与另一个较小的星系合并。需要做更多的工作来确定星系及其活动星系核的历史。首次观测到的旋转环结构的最新研究是星系和超大质量黑洞研究中的一个重要环节。

能量生成

许多活跃的星系核沿着旋转轴喷射出物质流。科学家们对释放物质流的机制和喷射流的构成知之甚少。然而，基于这种与喷流相关的磁场测量的最新模型显示，当物质被喷入太空时，黑洞可能会失去旋转动能。

该模型是由莫斯科物理科学技术研究所基金会和宇宙相对天体应用研究实验室的天体物理学家开发的。结果表明，极强喷流的能量与黑洞本身的旋转密切相关，并为天文学家提供了可测量的特征来检验理论观点。最新的研究报告发表在2017年12月22日的《天文学和空间科学前沿》杂志上。

科学家认为黑洞可以旋转，就像恒星和行星一样。当物质从吸积盘流入黑洞时，黑洞吸收角动量并旋转得更快。这种效应可以在被类似吸积盘包围的年轻恒星上观察到。然而，新生恒星的旋转速度太慢。因为它们吸收一定的角动量，角动量可以驱动恒星的喷射，同样的过程也存在于黑洞周围。

但是为了证明这一点，天文学家需要测量黑洞失去了多少旋转能量，但是这非常困难。同样，测量吸积盘材料的“磁通量”水平可以评估旋转能量的损失，但也很难测量。目前，这个最新的模型和其他最近更先进的黑洞喷流模型提出了一个“代理”:测量喷流磁场，然后将其与驱动喷流所需的旋转动能结合起来。

喷流磁场可以测量，因为磁通量是守恒的。通过测量喷流水平，我们还可以探测到黑洞附近的磁通量。目前，这项研究使天文学家能够将磁喷流与黑洞的自旋损失联系起来，并通过实验验证我们对黑洞及其周围环形结构和喷流的理解是否正确，或者我们还需要进一步的改进。

2017年4月，事件地平线望远镜花了一周半的时间收集关于银河系超大质量黑洞和椭圆星系M87超大质量黑洞的数据。很快我们不仅可以拍下超大质量黑洞周围环状结构的第一张照片，还可以观察黑洞视界的边缘。作为一名天体物理学家，这将是一个激动人心的时刻。

科学家发现银河系中央存在黑洞的证据

天文学家早就提出，在银河系中央一个名叫人马座 A 的区域可能盘踞着一个巨大的黑洞，但一直没有直接的观测证据支持这一假设。美国科学家最近报告说，他们在这一区域边缘观测到了一次 X 射线爆发，从而首次为银河系中心黑洞的存在提供了强有力的证据。

这次 X 射线爆发是 2000 年 10 月 26 日由正在环地轨道上的美国宇航局“钱德拉”X 射线望远镜观测到的。美国麻省理工学院的科学家在 6 日出版的英国《自然》杂志上报告说，这次 X 射线爆发持续了约 3 个小时，其间曾变得黯淡并消失，经过大约 10 分钟后又重新出现。

科学家说，这消失与重现之间的 10 分钟是证明人马座 A 区域存在一个黑洞的关键，它表明 X 射线穿越该区域所需的时间约为 10 分钟，由于 X 射线的穿越速度不可能超过光速，因而可以推断该区域尺寸不会超过光在 10 分钟内走过的距离。结合以前的观测，科学家推算出，这个质量超过 260 万个太阳质量的区域，直径不超过 1.5 亿公里。密度如此之大的天体，只可能是一个黑洞。

据认为，这次 X 射线爆发可能是一颗彗星在被黑洞吞噬的过程中产生的。这一发现是关于银河系中央存在黑洞迄今最有力的证据。但研究人员说，它还不是绝对的确定性证据，这些 X 射线也有可能是从位于同一方向、但距离比银河系中心近或远得多的其它天文事件产生的。科学家们将利用空中和地面望远境对人马座 A 区域进行重复观测，希望能确认这一发现。

悟空号探测卫星是中国科学系列卫星的首发星，它不仅拥有能够洞察宇宙暗物质的眼睛，而且其观测能段范围之宽、能量分辨率之优，超过国际上其他同类探测器，性能优越，可谓神通广大，而且悟空探测卫星发现超大质量黑洞的伽马射线。

近日，暗物质粒子探测卫星“悟空”近两个月内频繁记录到来自超大质量黑洞CTA102的伽马射线爆发。这是暗物质卫星科研团队自卫星上天后首次发布观测成果。“悟空”观测到的现象表明，黑洞CTA102正经历新一轮活跃期。

紫金山天文台副研究员、暗物质卫星项目团队成员徐遵磊介绍，宇宙中广泛存在着一类称作超大质量黑洞的天体，几乎在每个大星系的中心，都存在至少一个这样的黑洞，包括我们所处的银河系也同样如此。它们的质量大到数百亿倍太阳质量，小的也有数十万倍太阳质量。特别是有些巨型黑洞在宇宙极早期就已经存在了。它们如何形成，如何随着宇宙演变，如何反作用于星系演化等问题都是未解之谜。这些黑洞是不折不扣的宇宙“妖怪”。其中有一类这样的黑洞在大量地“吞噬”着其周围物质，“吞噬”过程中物质聚集形成吸积盘并且产生强有力的喷流，使其表现得异常明亮。这一类天体称作活动星系核，它们占所有星系的比例不到10%。

CTA102便是这样一个活动星系核，其距离太阳系大约80亿光年，黑洞质量约8.5亿倍太阳质量。关于CTA102，历史上还有一个有趣的故事。1963年CTA102第一次在无线电波段被发现时，人们曾经一度认为这就是外星文明发出的信号。甚至当后来看到变化的无线电信号时，还有人认为是高级智慧文明在作祟。进一步的观测发现它其实是一个活跃的黑洞，在吸积物质的时候形成巨大的喷流，产生相对论性粒子并辐射出从无线电直至伽马射线波段的电磁波。CTA102上一次比较剧烈的活动发生在2012年。

我国于2015年底发射的暗物质粒子探测卫星“悟空”，主要目标就是通过空间观测宇宙射线和伽马射线，来探索宇宙暗物质和类似黑洞这样的宇宙“妖怪”。紫金山天文台暗物质卫星团队介绍，自今年10月以来，“悟空”频繁捕捉到来自CTA102的伽马射线辐射。特别是11月23日以后，“悟空”记录到明显增强的伽马射线爆发现象，这一爆发在2016年12月16日达到峰值。记录到的最高光子能量约620亿电子伏特，相当于静止质子等效能量的66倍。

这一观测结果也得到其他设备的印证。紫金山天文台1米近地天体巡天望远镜也观测到CTA102的此轮爆发。根据望远镜记录，在2016年6月18日至12月20日之间，CTA102亮度持续增强。

徐遵磊称：“CTA102是‘悟空’捕获的第一个‘小妖’。借助其火眼金睛，我们相信在未来它必将抓获更多的各色宇宙‘妖怪’，为我们认识宇宙万象提供有力的帮助。”

银河系存在巨大黑洞

天文学中“黑洞”是指演变到最后阶段的恒星, 由中子星进一

步收缩而形成的。黑洞有巨大的引力场, 使它所发射的任何电磁

波都无法向外传播, 从而变成看不见的孤立天体。我们只能通过

引力作用来确定它的存在, 所以叫做“黑洞”, 也叫“坍缩星”。

由于银河中心释放出 X 光和电波, 所以科学界认为银河中心存在着黑洞。但是, 多年来科学界一直未找到证明黑洞确实存在的证据。

在 1997 年 8 月于日本京都市举行的第 23 届国际天文学联系总会上, 美国及德国的两个科研小组同时报告: 在银河系中心的确存在巨大的黑洞, 他们的研究已找到了这种证据。两个小组的研究均得出几乎相同的结果, 足可使银河系中心存在巨大黑洞成为定论。

找到这种证据的一个是德国麦克斯普兰克研究所的研究小

组 , 另一个是美国加利福尼亚大学的研究小组。

德国的研究小组在以往的 6 年间, 利用智利的 3 .5 米口径望

远镜, 对处于天马星座银河系中心附近的星体活动进行了详细观测。发现在从银河中心到光行进一周时间的距离内的星体正以每秒约二千米的迅猛速度绕银河中心周围旋转。从这一速度计算得

出 , 星体旋转轨道内侧的质量约为太阳质量的 250 万倍。将如此巨大的质量集中于如此狭小的范围内, 除了黑洞没有其他可能。

加利福尼亚大学研究小组开始观测的时间比德国的研究小组晚。他们用口径 10 米的望远镜, 通过两年的猛追细察, 准确地掌

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握了银河系中心附近近百个星体的运动速度。以这些速度计算出

的中心质量与德国研究小组的基本相同, 大约也是太阳质量的

250 万倍。

德国和美国的科研小组在不同的地方、利用不同的器械分别进行观测得到了相同的结论, 这可以证明黑洞确实存在。

7 .

据估计，整个星系中有数百万个黑洞，在星系中心附近有数万个黑洞，但是目前科学家们已经发现并确认了星系中心的几个黑洞。

天文观测数据显示，银河系大约有136亿年历史。美国宇航局的最新数据显示，银河系有1.5万亿倍的太阳质量和近2000亿颗恒星。

根据恒星演化模型，大质量恒星很可能在演化结束时形成黑洞。这样的黑洞通常是太阳质量的3到100倍，然后通过吞噬或合并其他恒星形成更大质量的黑洞。

大质量恒星的寿命通常很短。在银河系漫长的演化过程中，一定形成了许多这样的黑洞。据保守估计，其中有数百万甚至超过1亿。然而，这种黑洞的质量太小，它们在近距离吸收了物质。他们中的大多数相对平静，这使得人类很难找到他们。

当一颗行星被黑洞吞噬时，黑洞会释放出强烈的伽马射线和X射线，然后被人类观察到。如果黑洞和恒星形成双星系统，人类可以通过观察恒星的异常行为来发现黑洞。

例如，人类发现并证实的第一个黑洞“天鹅座X-1”是一个双星系统，由一个质量为太阳8.7倍的黑洞和一颗质量约为太阳30倍的恒星组成。天文学家首先发现了黑洞发出的异常X射线，然后通过恒星轨道证实了黑洞的存在。

在我们银河系的中心，有一个超大质量的黑洞“人马座A*”，质量大约是太阳质量的400万倍。还有一个中等质量的黑洞，质量是太阳质量的1300倍(3光年)。2018年，哥伦比亚天文学家在银河系的人马座A*附近总共发现了12个黑洞，并于4月5日在《自然》杂志上发表了它们。

这些黑洞只是银河系中的冰山一角。据估计，在银河系的中心附近有成千上万个黑洞，但是大多数都很难观察到，所以它们也被称为“看不见的黑洞”。天文观测还表明，银河系中心附近的恒星基本上是古老的恒星，平均年龄为100亿年。由于大质量恒星的年龄很短，它们早已演化成中子星或黑洞。

根据国外媒体报道，天文学家对超大质量黑洞变得如此巨大有了新的理解，发现黑洞可以残忍地吞噬恒星。目前，“吞噬恒星事件”已首次被发现。

2017年2月，“超新星全空间自动勘测”发现了恒星吞噬现象，并将其命名为“AT 2017bgt”。该事件被认为是吞噬恒星事件或“潮汐破坏事件”，因为黑洞周围的辐射比2004年观测到的要亮50多倍。

然而，在用多台望远镜进行广泛观察后，研究人员现在认为这是一种全新的“黑洞喂食”方法。研究报告负责人、以色列特拉维夫大学校长本尼·特拉克滕布罗特博士说:“AT 2017bgt事件突然变得明朗，这让我们想起了潜在的潮汐引力。但我们很快意识到这一次有些不寻常。”目前，研究报告发表在最近出版的《自然天文学杂志》上。

第一条线索是光的附加成分，这在这次潮汐破坏事件中从未发现过。负责数据收集的Accaoui博士强调说，我们已经用太空望远镜和陆基望远镜观察这一事件一年多了，我们所看到的与我们以前看到的完全不同。

这些观察结果与特拉维夫大学的哈盖·内策教授的理论预测一致，他说:“早在20世纪80年代，我们就预测一个吞噬周围气体的黑洞可以产生轻元素。”

Traktenblut博士总结说，我们还不确定黑洞“进食率”突然增加的具体原因。目前，有许多方法可以加速巨大黑洞的快速增长，这通常发生在更长的时间尺度上。我们希望探测到更多这样的事件，并通过几个望远镜的合作来追踪它们。

来自美国、智利、波兰和联合王国的天文学家参加了观测和分析任务。他们使用了三种不同的太空望远镜，包括安装在国际空间站上的新型NEBEL望远镜。最后，研究小组确定了最近报道的另外两个黑洞“开放事件”，它们的辐射特征与AT 2017bgt事件非常相似。

超大质量黑洞的诞生理论。

目前，科学界有两种关于超大质量黑洞诞生的理论。其中一个假设是，当一颗大质量恒星坍塌时，“黑洞种子”会从质量约为太阳10-100倍的黑洞中出现。

之后，黑洞种子通过与其他小黑洞融合并吸取周围的气体而逐渐长大。但它们必须以异常高的速度增长，才能达到数十亿年前在年轻宇宙中发现的超大质量黑洞的质量。

最近发表的另一项研究也支持这一假设。该理论表明，至少有一些质量非常大的黑洞种子，质量是太阳的10万倍，并且是在巨大的气体云坍缩时直接形成的。在这种情况下，黑洞的增长将开始跳跃并且增长非常快。

欧洲南方天文台证实在银河系中心有一个超大质量黑洞。

联合科学绘图小组依靠重力实验室的超大型望远镜。这一观察是基于这样一个事实:当这颗名为S2的恒星进入银河系中心的人马座A*时，它会发出三组明亮的红外辐射耀斑，大约是光速的30%。

该团队的奥利弗·普夫兴奋地说，看到物质以光速的30%在黑洞周围运动真是不可思议。根据爱因斯坦的广义相对论，人马座A*有一个黑洞。

据报道，这个地区大约有400万个太阳。

根据这一发现，一批新的黑洞科学和物理理论有望慢慢出现。

数据显示黑洞是特殊的天体，无法直接观测。我们可以间接地知道它的存在和性质，并观察它对其他事物的影响。关于黑洞存在的信息可以通过物体被吸进之前发出的高热和伽马射线的“边缘信息”获得。据推测，黑洞的存在也可以通过间接观察恒星或星际云的轨道来获得。

美国国家航空航天局的科学家发现，在银河系中心的超大质量黑洞周围，有一个磁场可以引导气体粒子进入黑洞周围的轨道，而不是黑洞内部。长期困扰天文学家的一个问题是，银河系中心的黑洞比其他星系中心的黑洞安静，后者在消耗物质的同时发出辐射。这个新发现为解决这个问题提供了线索。

美国宇航局的研究人员利用安装在飞行望远镜上的远红外光电探测器绘制了磁场图，以进一步探测银河系中心黑洞周围的星际尘埃运动。像许多星系一样，在银河系中心有一个超大质量的黑洞，研究人员将其命名为人马座A *。

大多数星系的超大质量黑洞非常活跃，大量物质落入黑洞，导致它们在吞噬过程中释放高能辐射。然而奇怪的是，银河系中心的黑洞看起来相对平静。美国宇航局科学家研究了这一现象，发现人马座A*周围的磁场会将气体导向黑洞周围的轨道，而不是直接进入黑洞，从而防止黑洞“吞噬”。

“螺旋磁场将气体引导至黑洞周围的轨道，”该项研究的主要作者、美国宇航局喷气推进实验室的天体物理学家达伦·道威尔说。"这可以解释为什么我们的黑洞是安静的，而其他黑洞是活跃的."

尽管磁场是不可见的，但它能影响带电粒子的运动，并对宇宙中物质的运动和演化产生重要影响。然而，由于磁场不能直接成像，我们仍然不能很好地理解它们的确切功能。为了绘制黑洞周围磁场的形状和强度，研究人员需要研究它们对空间中垂直于磁场排列的悬浮尘埃粒子的影响。

科学家们还使用“热层红外观测台”上的新型高分辨率机载宽带照相机(HAWC+)，来探测这些尘埃粒子还发出偏振光和远红外光。索非亚是一架改装的波音747，由美国航天局和德国航天中心联合运营，携带一架反射望远镜。索非亚飞行在大气中大多数水蒸气的上方，因为水蒸气的存在阻止了一些红外信号到达地面。

作者之一，美国宇航局艾姆斯研究中心的天体物理学家琼·施梅尔茨说，这是我们第一次真正看到磁场和星际物质是如何相互作用的。她还指出，HAWC+在这项研究中发挥了至关重要的作用。

这项研究的全部结果已在2019年6月的美国天文学会年会上发表，并将在《天体物理学杂志》上发表。

人马座a，超大质量黑洞

人马座A*是银河系中心的超大质量黑洞，也是最近的超大质量黑洞。它被认为是研究黑洞物理学的最佳目标。超大质量黑洞是星系中心密度极高的区域，它们的质量可能是太阳的几十万到几十亿倍。作为强大的重力来源，超大质量黑洞不断吸收周围的尘埃和气体。

1931年，物理学家卡尔·詹斯基首次提出银河系中心存在黑洞的证据，当时他发现了来自该区域的无线电波。人马座A*的质量相当于400万个太阳，距离地球只有26000光年。这是宇宙中为数不多的几个黑洞之一，在那里我们可以观察到附近的物质流动。

在最初受半人马A*黑洞引力影响的物质中，不到1%的物质已经到达事件视界的边界——黑洞的边缘，无论有无返回。换句话说，这些物质中的大部分被喷射出来。因此，射手座A*附近物质发出的X射线非常微弱，就像附近宇宙中大多数星系的超大质量黑洞一样。被捕获的物质在进入黑洞之前需要失去热量和角动量。物质的喷射使这种损失发生。

在宇宙诞生之初，黑洞的增长率令人难以置信。

北京时间8月12日，据国外媒体报道，研究人员称，在宇宙形成之初，黑洞的增长率令人难以置信。这可能有助于解释为什么超大质量黑洞出现在早期宇宙中。

黑洞因其超高密度而具有很大的引力，甚至光也无法逃离它们。人们普遍认为，黑洞的形成是由于一颗大质量恒星在其演化结束时发生了剧烈的超新星爆炸，将它的核心挤压成一颗密度极高的恒星——这就是黑洞。

大多数超大质量黑洞出现在星系中心，质量是太阳的数百万到数十亿倍。在宇宙形成的早期，大约在大爆炸后8亿年，这样一个巨大的黑洞已经出现了。然而，人们无法解释为什么这些大块头能在如此短的时间内迅速形成。

今天黑洞的增长率受到累积圆盘的限制。吸积盘由气体和尘埃组成。它围绕着黑洞旋转，并不断地被吸进黑洞。它以两种方式阻止黑洞快速膨胀。首先，当吸积盘中的物质被吸进黑洞时，它会阻止其他物质落入黑洞。第二，黑洞的温度由于阻塞过程中的连续碰撞而升高，从而形成基因比率能量来分散黑洞中的气体和尘埃。

“与真空吸尘器不同，黑洞不会主动吸入物质，”领导这项研究的以色列魏茨曼科学研究所的天体物理学家塔尔·亚历山大说。正如地球围绕太阳运行一样，恒星或气体流可以围绕黑洞形成稳定的轨道。很难想象有什么方法可以让这些气流以足够快的速度进入黑洞，从而导致黑洞迅速膨胀。"

然而，亚历山大和他的同事普里亚姆瓦达·纳塔拉詹已经找到了解决这个问题的方法——早期的黑洞可能会在没有吸积盘约束的情况下迅速膨胀成超大质量的黑洞。他们的研究结果于8月7日发表在《科学》杂志的网站上。

他们的研究方法是模拟早期黑洞的成长过程。他们将一个大约十倍于太阳大小的黑洞分成数千个星团，并模拟了围绕黑洞的冷、密、不透明的连续气流。亚历山大说:“我们模拟的早期宇宙比真实宇宙小得多，但密度更大。”

正是因为气流又冷又密，它隐藏了落入黑洞的物质发出的大量高能辐射。此外，黑洞周围许多恒星产生的引力使得气流随机移动，这阻止了吸积盘的缓慢形成。这意味着来自四面八方的物质不需要被迫绕着它旋转，而是逐渐被吸进黑洞，而是直接落入黑洞。

研究人员认为，在研究模型中观察到的黑洞“超指数增长”表明，在大爆炸后仅10亿年，一个10倍于太阳大小的黑洞就能增长到100亿倍于太阳的质量。亚历山大说:“这个研究结果为大爆炸后超大质量黑洞的快速形成提供了合理的解释。”。

未来的研究方向是探索在今天的宇宙中是否存在黑洞的超膨胀增长。早期宇宙中的高密度和高质量气流可能存在于同样的高密度和不稳定的星团形成过程中，或者可能存在于现有超大质量黑洞周围的吸积盘中。

美国卡内基科学研究所的科学家发现了历史上最遥远的超大质量黑洞，其质量是太阳的8亿倍。这与今天在宇宙中发现的黑洞非常不同。以前发现的黑洞质量很少超过太阳质量几十倍。

麻省理工学院的物理学教授罗伯特·辛科说:“这是一个超大质量的黑洞，但是宇宙太年轻了，不应该存在。宇宙不足以创造出如此巨大的黑洞，这很令人费解。”

美国宇航局表示，科学家们推测，一定有特殊的条件允许黑洞快速成长，但究竟是什么仍然是个谜。

十几年前，天文学家首次发现来自一个超大质量黑洞的X射线准周期震荡信号——“黑洞的心跳“。十几年后，当天文学家再次有机会观测这个黑洞时，发现这个信号仍在持续。这项研究工作由国家天文台高能天体物理团组主导，合作者包括英国杜伦大学研究团队，相关成果6月10日发表于《英国皇家天文学会月刊》。

这个特殊的黑洞被命名为RE J1034+396,是一个距离地球6亿光年，具有2百万个太阳质量的超大质量黑洞。2007年，科学家们利用欧洲宇航局的XMM-牛顿卫星，首次发现这个黑洞的X射线辐射具有一小时左右的周期性震荡信号。2011年以后，由于该黑洞的视线方向离太阳太近，对其心跳信号的监测也停止了。直到2018年，科学家们再次有机会对这个黑洞开展观测。研究团队向欧洲宇航局和美国宇航局申请使用XMM-牛顿卫星、“核光谱望远镜阵列”卫星和“雨燕”卫星，对RE J1034+396开展联合观测，并于2018年10月顺利完成了所有观测任务。经过详细的数据分析，该团队最终确认，RE J1034+396的X射线震荡信号仍然存在，并且比10年前更强了！这是目前观测到的超大质量黑洞心跳信号的最长持续时间。

宇宙中存在大量的具有百万至上亿个太阳质量的黑洞。电影《星际穿越》里的“卡刚图雅”黑洞就是这样一个大黑洞。漂浮在星际空间中的物质会被黑洞的引力所俘获，在逐渐落入黑洞的过程中，会形成一个圆盘状的结构，并在黑洞周围很小的空间里释放大量的能量，从而产生很强的高能辐射，比如X射线。但是，这种高能辐射的周期性重复信号却极少被发现。这种信号的周期携带了关于黑洞视界附近的物质尺度和结构的关键信息。

据了解，目前已知的一个能够产生类似心跳信号的黑洞，是一个位于银河系旋臂内，被称为GRS 1915+105的小黑洞。该黑洞的质量仅为12个太阳质量，正快速地从其旁边的一颗恒星吸收物质，并以67赫兹左右的“心率”产生X射线心跳信号。通过简单的质量对比，科学家们估算了RE J1034+396的“理论心率”，发现和“实测心率”很一致。

论文第一作者兼通讯作者金驰川研究员表示：“这个心跳信号非常美秒！它首次证明来自超大质量黑洞的这类周期性信号可以长期保持稳定，并为我们提供了深入研究其物理机制和起源的重要线索和绝佳机会。RE J1034+396也可以成为我国下一代X射线天文卫星，比如爱因斯坦探针等卫星的重要观测目标之一。

目前，该研究团队正对多颗卫星的数据进行深入分析，以期对该心跳信号的性质有更多了解，并与银河系内的小质量黑洞作对比，从而获得对黑洞视界附近的物理过程的更深刻理解

天文学家有了一个新模型来描述这些无法想像的原始宇宙怪兽的起源。

超大质量黑洞——一个质量可达数亿至数十亿个恒星的天体——是现代天体物理学最深奥的秘密之一。它们潜伏在大多数大型星系的核心位置，包括我们的银河系。鉴于黑洞在宇宙中无处不在，所以它们在宇宙形成和演化过程中很可能起到了至关重要的作用。但是它们的质量究竟是如何变得如此之巨大，长久以来一直困扰着全世界的理论物理学家。

哈勃望远镜所揭示的我们的宇宙

来源：NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team

最合乎情理的解释——这些可怕的东西在过去的数十亿年里通过吞噬大量的气体来获得如此大的质量——这个想法如今也被认为是错误的。最近的观测发现，仅仅在大爆炸8亿年之后，拥有数十亿太阳质量的黑洞就存在了。所以，这就出现了一些谜题：它们是如何那么迅速地变成那么大质量的？大多数天体物理学家认为，超大质量黑洞肯定是起源于小的“种子”黑洞。他们只是在一个种子有多小这个问题上没有达成共识。一种较为传统的理论思想认为“种子”黑洞应该很大——有可能达到数千至上万个太阳质量；而另一种理论则认为“种子”可能很小——有可能不及一百个太阳质量。

两个阵营都认同的一个事实是，黑洞是贪婪的捕食者：只有在它旁边有物质开始堆积之后，引力才能把如此多的气体塞进它的胃里，形成又白又热的圆盘，这些圆盘发出强辐射并且把再次即将到来的气体推向远方，这就有效地切断了黑洞的食物供应。这个极限叫做爱丁顿极限，并且它被认为是严重阻碍任何黑洞吞噬物质和膨胀的原因。用这种小种子模型的好处就在于，这些次中重量级黑洞相对好形成；缺点是当黑洞从次中重量级迅速变为超重质量级时，必须更多地考虑到爱丁顿限制，并且需要依靠各种各样的可能性来避开它的局限性。相比之下，大种子模型，更符合给超大质量黑洞一个巨大质量的开始以避开大量吞噬气体所带来的爱丁顿极限——但是它们的质量越大相应地就越难以形成。巨大的气体云不仅可以坍塌形成大质量黑洞，还能破碎成团块，这些团块会形成行星团，而非大质量黑洞。

无论支持大种子模型还是小种子模型，“都有很多理论尝试去解释超大质量黑洞的形成和存在，然而它们都不能给出一个令人满意的解释，”东京大学的天体物理学家吉田直树说。吉田直树是大种子的理论的支持者，他在发表于《自然》杂志的最新研究中揭示了他们是如何使早期宇宙产生并形成数量巨大的超大质量黑洞。他的“合理解释”是在宇宙爆炸后，用高速流动的气体作为黑洞质量迅速增长的关键催化剂。具体来说，它是依赖于急速上升的气体和暗物质之间的相互作用，这种暗物质是一种神秘无形的物质，它似乎是星系之间的引力胶。

图片为电脑模拟的，一个星系中心的超大质量黑洞。

形成一个黑洞

吉田教授和他来自于德克萨斯大学奥斯汀分校和德国图宾根大学的合作者一起，运用电脑模拟技术，通过赋予程序关于宇宙学的参数（例如暗物质的密度）并重新创造了早期宇宙的条件，这些参数是天文学家们从早期宇宙组成的测量数据中计算出来的。吉田教授说“我们将尝试使这个模拟状态尽可能的接近我们实际观察到状态并且使模拟宇宙随着时间的推移发生演变。”

根据这个团队对模拟宇宙的研究，在宇宙中的某些地方，来自暗物质的能量会使高速流动的气体中的原始氢和氦在大爆炸中留下。在爆炸之后，研究者们最近发现，这些早期的气体在一些地区加速并达到一种“令人不可思议”的速度—或者像吉田教授那样称它是“超快风”。吉田教授说“你可以这样设想，你很难捕捉到它们，因为这种气体移动的很快。”他说，当你把手放在消防管的喷口处，你的手会被那股力冲回来。“唯一能够使这种超强风停止的方法是创造出足够强的引力。”他这样说道。这些研究者们在早期宇宙中每隔三十亿光年的广阔区域中计算了这股引力，那里有足够量的暗物质提供引力来将这些气体收入囊中——就像有足够的力量使消防管道里的水向相反的方向推回去一样。作用在气体和暗物质之间的引力形成了一团巨大的气体云并且会阻止小行星的形成。

这片气体云非常庞大，质量相当于200万个太阳，并且正以310千米/秒的速度在宇宙中高速飞行，预计在3000万年后与银河系相撞

来源：Netease

这种模拟气体之后塌缩成一个巨大的星体，这个星体之后继续吞噬更多的气体直到它达到太阳质量的三万四千倍。这个假想的大质量恒星只有在其成分只有氢和氦的情况下才能存在——在任何恒星发生超新星爆炸以前，会围绕着早期宇宙的两种元素气体产生更重的元素，例如碳，氮和氧。之前曾经有人提出过大质量恒星的想法，但是这是第一个来模拟出它的团队。“我们的计算机模拟结果显示，这种现象确实发生了，并且这种巨大的星体确实可以形成”吉田教授说。当星体达到一定的质量后，会发生坍缩，超大质量的黑洞种子由此产生；他说“黑洞种子就这样理所当然的产生了，这就是为什么我认为这是最终的答案，至少是黑洞起源这个问题的答案”但是并不是所有人都同意这个观点

9月2日，据美国激光干涉引力波天文台官网报道，该天文台与位于意大利的室女座引力波天文台携手，探测到了一个142倍太阳质量的黑洞，这是科学家首次探测到此类中等质量黑洞。

研究人员指出，此前所观测到的黑洞大致分两类：恒星质量黑洞和超大质量黑洞，前者质量为太阳质量的数倍到数十倍不等，被认为是大质量恒星死亡后形成的；后者质量约为太阳的数十万倍到数十亿倍。中等质量黑洞介于两者之间，质量为太阳质量的100到1000倍。在收到这次信号前，科学家没有发现任何证据证明它们的存在。

这个黑洞由两个分别约85倍太阳质量和65倍太阳质量的黑洞并合而成，并合释放出的8倍太阳质量的能量以引力波形式弥漫于宇宙中，被两大探测器携手“逮个正着”。

研究人员在2019年5月21日探测到引力波信号GW190521，该信号持续时间不到0.1秒。科学家推测，GW190521最有可能是拥有特殊性质的双黑洞并合产生的信号。

迄今为止，几乎所有被“验明正身”的引力波信号均来自于双星并合，包括双黑洞并合以及双中子星并合等。

银河中心存在黑洞的最佳证据

欧洲科学家 10 月 16 日宣布，他们发现了证明银河系中心存在巨型黑洞的最佳证据。

据报道，该科研小组带头人、德国马普外太空物理研究学院的莱因哈德·根策尔博士说：“这使黑洞研究前进了一大步！”在过去 20 年中，科学家们一直在观测银河系中心一些星体的活动情况，尤其对一颗名为 S2 的星星的运行轨道进行了跟踪研究，最终得出结论：S2 附近确实存在一个巨型黑洞。

根策尔介绍说：“S2 是惟一一颗距离黑洞很近、并且我们能够仔细观察的星星。”根据 S2 的运行轨迹，根策尔得出结论：除了 S2 的周围有黑洞存在，再也没有解释其运行情况的其他可能性了。S2 是太阳质量的 7 倍，为了避免被黑洞“吞噬”，它必须以很高的速度运行—每小时 1.8 亿公里。它按照自己的轨道“旅行”一圈，需要 15 年的时间。

根策尔小组认为，这个黑洞位于银河系的中心，质量比 100 万个太阳加起来还要大，根策尔还得出结论：“每一个大的星系都拥有一个大型的黑洞，这是宇宙中已知的最大能量所在。它们的‘生日’也许都在同一时期。”许多天文学家认为，根策尔小组提供的黑洞存在证据，是迄今为止最有力的。

据外国媒体报道，天文学家在银河系中心发现了一个质量是太阳10万倍的黑洞。这个黑洞是迄今为止银河系中发现的第二大黑洞，仅次于人马座A*。日本科学家发现黑洞隐藏在离地球约25000光年的气体云中。

这个黑洞被科学家归类为“中等质量黑洞”，它的发现填补了理解超大质量黑洞形成机制的空白。

科学家利用位于南美洲智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)发现了分子云中的黑洞。这种先进设备的高灵敏度和高分辨率使科学家能够观察到离银河系中心点只有195光年远的气体云。

在此之前，天文学家仅仅从理论上预测了中等质量黑洞的存在，但是他们从未在实际观测中发现任何真实的情况--直到现在。

根据最新研究，超大质量黑洞的存在对星系、恒星甚至生命的出现至关重要。关于这项工作的论文已经发表在《自然天文学》上。这将有助于科学家理解像银河系中心这样的超大质量黑洞是如何产生并成长为如此大的质量的。

当宇宙相对年轻时，更小的黑洞出现了。科学家认为，这些黑洞可能是孕育后来超大质量黑洞的“种子”——它们相互融合，最终形成巨大的质量。

很难找到黑洞，因为它们是完全黑暗的。但是在某些情况下，仍然有线索可以引导我们找到它们。

黑洞是一个特殊的时空区域，在这个区域里，重力非常强，没有任何物体甚至光可以从中逃脱。日本庆应大学科学技术部的冈本教授和他的同事利用计算机模拟发现了银河系中心区域附近气体云的非理性高速运动，从而推断出这个中等质量黑洞的存在。此外，研究小组还注意到，整个分子云团发出的辐射特征与银河核心超大质量黑洞的缩小版本非常相似。

冈彭志教授指出，天文学中有一个共识，即质量超过太阳100万倍的超大质量黑洞通常存在于大型星系的核心，但它们的起源仍不清楚。

他说:“由于密集星团中恒星不受控制的合并，中等质量的黑洞已经形成。一种可能的情况是，这些中等质量的黑洞在银河核心融合，最终形成超大质量的黑洞。在此之前，虽然有几个中等质量黑洞的可疑目标，但没有一个被最终确认。最近，我们在银河系中心附近观察到一个气体云。根据仔细的计算和分析，我们得出结论，有一个质量约为太阳10万倍的致密天体。”

冈彭志教授说，这个中等质量的黑洞似乎并不活跃，因为它并没有消耗太多的周围物质。

然而，尽管它在真实的科学和科幻小说中都是一个非常流行的主题，黑洞的概念只存在了大约100年。爱因斯坦的相对论首次从理论上预言了它。

冈彭志教授说:“黑洞这个术语直到1967年才被首次使用，我们在46年前才发现了第一个黑洞。未来对高速致密天体的观测，类似于我们研究中的观测，可能会增加不发光的隐藏黑洞的数量，从而为检验广义相对论提供更多的样本。这将对现代物理学的发展具有重要意义。”

据报道，它的直径只有大约300光年。在M60-UCD1的中心，天文学家观察到一个“超大质量”黑洞。美国宇航局表示，这个黑洞的质量是银河系黑洞的五倍。至于密度，美国国家航空航天局说，如果一个人抬头看地球上的恒星，在银河系中只能看到大约4000颗行星，而在M60-UCD1中有100万颗。

美国国家航空航天局表示，这一发现使他们确信，在外层空间一定还有其他具有超大质量黑洞的致密星系。此外，他们还认为这一发现有可能证明M60-UCD1等矮星系是爆炸后较大星系的残余。

银河系中心超级黑洞就是这样不断地积累与星体合并叠加形成的。银河系中心黑洞怎么形成的?小编在此整理了银河系中心黑洞形成原因，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获!

人造黑洞简介

美国制成“人造黑洞”

2005年3月，美国布朗大学物理教授‘霍拉蒂·纳斯塔西’在地球上制造出了第一个“人造黑洞“。美国纽约布鲁克海文实验室1998年建造了20世纪全球最大的粒子加速器，将金离子以接近光速对撞而制造出高密度物质。虽然这个黑洞体积很小，却具备真正黑洞的许多特点。纽约布鲁克海文国家实验室里的相对重离子碰撞机，可以以接近光速的速度把大型原子的核子(如金原子核子)相互碰撞，产生相当于太阳表面温度3亿倍的热能。纳斯塔西在纽约布鲁克海文国家实验室里利用原子撞击原理制造出来的灼热火球，具备天体黑洞的显著特性。比如：火球可以将周围10倍于自身质量的粒子吸收，这比所有量力物理学所推测的火球可吸收的粒子数目还要多。

人造黑洞的设想最初由加拿大“不列颠哥伦比亚大学”的威廉·昂鲁教授在20世纪80年代提出，他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似，如果使流体的速度超过声速，那么事实上就已经在该流体中建立了一个人造黑洞。然而，利昂哈特博士打算制造的人造黑洞由于缺乏足够的引力，除了光线外，它们无法像真正的黑洞那样“吞下周围的所有东西”。然而，纳斯塔西教授制造的人造黑洞已经可以吸收某些其他物质。因此，这被认为是黑洞研究领域的重大突破。

欧洲“人造黑洞”

2008年9月10日，随着第一束质子束流贯穿整个对撞机，欧洲大型强子对撞机正式启动。

欧洲大型强子对撞机是2013年前世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一种将质子加速对撞的高能物理设备，它位于瑞士日内瓦近郊欧洲核子研究组织CERN的粒子加速器与对撞机，作为国际高能物理学研究之用。系统第一负责人是英国著名物理学家‘林恩·埃文斯’，大型强子对撞机最早就是由他设想出来并主导制造的，被外界称为“埃文斯原子能”。

当比我们的太阳更大的特定恒星在生命最后阶段发生爆炸时，自然界就会形成黑洞。它们将大量物质浓缩在非常小的空间内。假设在大型强子对撞机内的质子相撞产生粒子的过程中，形成了微小黑洞，每个质子拥有的能量可跟一只飞行中的蚊子相当。天文学上的黑洞比大型强子对撞机能产生的任何东西的质量更重。据爱因斯坦的相对论描述的重力性质，大型强子对撞机内不可能产生微小黑洞。然而一些纯理论预言大型强子对撞机能产生这种粒子产品。所有这些理论都预测大型强子对撞机产生的此类粒子会立刻分解。因此它产生的黑洞没时间浓缩物质，产生肉眼可见的结果。

银河系中心黑洞形成原因

据国外媒体报道，目前，科学家最新研究显示，银河系中心超大质量黑洞周围存在着冰冷的水和碳氢化合物，它们有助于形成恒星。

天文学家发现星际空间存在冰的证据，水和碳氢化合物分子在特殊波长吸收光线，在红外线观测数据中留下鲜明特征。但是令他们迷惑的是，通常他们认为冰水应当位于地球较近的区域——在地球和银河系中央之间，而不是正好位于银河系中心区域，这里过于炽热，并且充满放射线，冰水物质很难存在。

欧洲南方天文台甚大望远镜最新观测数据显示冰水物质的确存在于银河系中心区域。天体物理学和行星学研究中心吉哈恩-莫尔塔卡(Jihane Moultaka)和她的同事绘制一张地图，呈现冰水物质出现的区域，之后使用一种奇特技术消除周围其它特征，发现冰水物质存在于银河系中心区域。

他们将这些位置区域和灰尘路径进行对比，灰尘路径中灰尘簇非常密集，显示大量冰水物质迹象。研究小组认为，冰水物质通常密集粘合灰尘颗粒幸存下来，它们能够屏蔽热量和放射线。莫尔塔卡说：“银河系中心超大质量黑洞非常近区域可能存在着很低温度，我们发现的冰水物质温度为-263 °C 至-193 °C之间。”

冰水物质的黏性有利于银河系中心黑洞形成恒星，恒星需要冰冷灰尘气体才能形成，但是冰冷灰尘气体并不存在于银河系内核区域。很难理解银河系中心超大质量黑洞恶劣环境能够形成年轻恒星，但是银河系内核区域的冰水物质可以解释这些恒星是如何诞生的。

科学家发现银河中心存在黑洞的最佳证据

欧洲科学家宣布，他们发现了证明银河系中心存在巨型黑洞的最佳证据。

据报道，该科研小组带头人、德国马普外太空物理研究学院的莱因哈德·根策尔博士说：“这使黑洞研究前进了一大步！”在过去 20 年中，科学家们一直在观测银河系中心一些星体的活动情况，尤其对一颗名为 S2 的星星的运行轨道进行了跟踪研究，最终得出结论：S2 附近确实存在一个巨型黑洞。

根策尔介绍说：“S2 是惟一一颗距离黑洞很近、并且我们能够仔细观察的星星。”根据 S2 的运行轨迹，根策尔得出结论：除了 S2 的周围有黑洞存在，再也没有解释其运行情况的其他可能性了。S2 是太阳质量的 7 倍，为了避免被黑洞“吞噬”，它必须以很高的速度运行—每小时 1.8 亿公里。它按照自己的轨道“旅行”一圈，需要 15 年的时间。

根策尔小组认为，这个黑洞位于银河系的中心，质量比 100 万个太阳加起来还要大，根策尔还得出结论：“每一个大的星系都拥有一个大型的黑洞，这是宇宙中已知的最大能量所在。它们的‘生日’也许都在同一时期。”许多天文学家认为，根策尔小组提供的黑洞存在证据，是迄今为止最有力的。