宇宙中有多少黑洞？天文學(xué)家：至少40萬億顆，而且還在增加

對目前的科學(xué)界來說，黑洞絕對算得上是最神秘的天體。

雖然愛因斯坦早在20世紀(jì)初就在廣義相對論中預(yù)言了黑洞的存在，但天文學(xué)界直到2019年才拍到了第一張真實(shí)的黑洞照片，也就是5500萬光年外的M87星系中心黑洞，質(zhì)量為太陽的65億倍。

這張好似蜂窩煤一般的照片所表現(xiàn)出的黑洞本體和吸積盤，也宣告了天文學(xué)界目前的黑洞外圍理論是正確的。

但宇宙中究竟有多少個(gè)黑洞呢？

以往這個(gè)問題是無法被回答的，因?yàn)楹诙床幌裥窍岛秃阈且粯幽鼙煌�遠(yuǎn)鏡直接看見，天文學(xué)家想確認(rèn)黑洞的存在，只能去分析恒星的運(yùn)動(dòng)軌跡，如果發(fā)現(xiàn)一顆恒星在繞一個(gè)“肉眼不可見”的引力源運(yùn)動(dòng)的話，就證明這顆恒星周圍存在黑洞。

這種發(fā)現(xiàn)一顆記錄一顆的方法，顯然不可能統(tǒng)計(jì)出全宇宙的黑洞，所以天文學(xué)界采用了估計(jì)法，他們認(rèn)為占宇宙質(zhì)能總量5%的普通物質(zhì)，也就是可見物質(zhì)，至少有1%被吞噬到了黑洞中。

這1%被黑洞吞噬的質(zhì)量，按照黑洞質(zhì)量分布去分配的話，大約是40,000,000,000,000,000,000個(gè)，也就是說宇宙中至少存在40萬億個(gè)黑洞。

看到這里你也許會(huì)覺得這個(gè)數(shù)字有點(diǎn)夸大了，但其實(shí)一點(diǎn)都不夸張，因?yàn)樵谥睆?30億光年的可觀測宇宙里，天文學(xué)家估計(jì)至少存在2萬億個(gè)星系，每個(gè)星系的中央基本上都有一顆超大質(zhì)量黑洞。

至于剩下的38萬億個(gè)黑洞，主要由大質(zhì)量恒星晚年坍塌而成，在平均每個(gè)星系都有上千億顆恒星的情況下，2萬億個(gè)星系內(nèi)的恒星加起來，是完全能產(chǎn)生38萬億個(gè)黑洞的，因?yàn)閮烧吒�本就不在一個(gè)量級上。

不過由于我們的太陽屬于中等質(zhì)量的黃矮星，所以50億年后并不會(huì)變成黑洞，而是會(huì)變成一顆每立方厘米質(zhì)量達(dá)到數(shù)噸的白矮星，數(shù)千億甚至數(shù)萬億年后，這種白矮星還會(huì)冷卻為黑矮星。

但相比大質(zhì)量恒星晚年坍塌成黑洞的“清楚明晰”，天文學(xué)界對于超大質(zhì)量黑洞的形成，目前還是一頭霧水。

因?yàn)樾窍抵行牡某�大質(zhì)量黑洞，往往具有幾百萬甚至幾百億個(gè)太陽質(zhì)量，如此巨大的質(zhì)量絕不可能是恒星坍塌而來的，也不可能是由眾多小黑洞融合而來的。

思來想去只有一種可能，那就是這些星系中心的超大質(zhì)量黑洞屬于“原初黑洞”，是在宇宙大爆炸不久后就誕生的第一批黑洞。

但宇宙大爆炸為什么會(huì)產(chǎn)生黑洞呢？

這個(gè)問題廣義相對論可以回答，因?yàn)楹诙丛趶V義相對論中就是“質(zhì)量堆積于時(shí)空一點(diǎn)”的產(chǎn)物，而大爆炸恰恰就是“能量轉(zhuǎn)化為質(zhì)量”的過程，在138.2億年前大爆炸那一刻，能量分布伴隨著時(shí)空的劇烈膨脹而變得不均勻。

當(dāng)這種“不均勻”超過一定限度后，就會(huì)在引力作用下發(fā)生坍塌，成為宇宙中第一批黑洞，同時(shí)由于大爆炸的能量是有史以來最大的，所以產(chǎn)生的原初黑洞質(zhì)量也大得驚人，絕非后來的恒星級黑洞能比。

這些質(zhì)量巨大的原初黑洞，后來就成為了每個(gè)星系中心的超大質(zhì)量黑洞，但僅靠這些原初黑洞是無法掌控星系內(nèi)數(shù)千億顆恒星的。

拿銀河系來舉例，銀河系中心440萬倍太陽質(zhì)量的超級黑洞人馬座A*，是絕無可能憑借一己之力維持銀河系內(nèi)1000億到4000億顆恒星的引力平衡的，銀河系之所以能保持穩(wěn)定而不是分崩離析，很大程度上是因?yàn)楸椴笺y河系內(nèi)外的暗物質(zhì)，是它們提供了額外的質(zhì)量和引力，充當(dāng)了星系內(nèi)的粘合劑。

銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞，其實(shí)主要影響的是附近的球狀星團(tuán)和其他黑洞，而非直徑18萬光年的銀河系本身，銀心區(qū)域的人馬座A*以及稠密的球狀星團(tuán)和游蕩黑洞，這三者加起來產(chǎn)生的引力聚合體才是銀河系真正的定盤星。

總體而言

為了真正解開黑洞之謎，我們還需要尋找更多黑洞才行，但無論如何，科學(xué)家相信我們似乎已經(jīng)迎來了開始破解黑洞之謎的時(shí)代。