超大质量黑洞:宇宙中最大的一类黑洞

超大质量黑洞宇宙中最大的黑洞类型,其质量从太阳质量的数十万倍到数十亿倍不等。几乎每一个大星系的中心都拥有一颗超大质量黑洞,比如银河系中心的黑洞人马座A *(Sgr A *),它的质量就达到太阳质量的400万倍。

超大质量黑洞并没有一个很明确的定义,通常情况下,天文学家将质量超过10万倍太阳质量的黑洞定义为超大质量黑洞。

超大质量黑洞图片
超大质量黑洞图片

反直觉:超大质量黑洞的潮汐力可能比较弱

虽然都是黑洞,但是超大质量黑洞和普通大小的黑洞之间存在着明显的物理特性差别。

对于超大质量黑洞来说,事件视界附近的潮汐力要弱很多:黑洞事件视界处物体的潮汐力与黑洞质量的平方成反比。

恒星质量黑洞因为它的半径很小,所以在它周围事件视界处的潮汐力非常大。而超大质量黑洞虽然它们的质量也很大,但是它的半径同样也很大。最终导致在史瓦西半径内的超大质量黑洞密度可能比水的密度都低。

比如一个10亿倍太阳质量的非旋转且不带电的超大质量黑洞的史瓦西半径和天王星轨道半径差不多,大约为19个天文单位。

超大质量黑洞图片
超大质量黑洞图片

超大质量黑洞的形成原因

宇宙大爆炸后不久的时间内,宇宙中的物质密度远远超过现在,那个时候局部宇宙的物质密度可能会非常巨大,这些物质可能会形成质量超过10万太阳质量的恒星,这些恒星会直接坍缩成黑洞,并疯狂吸积周围的物质,从而成长为超大质量黑洞。

或者是一些巨大的气体云,它们在引力的作用下也会直接坍缩成超大质量黑洞。

当然也可能是暗物质的作用,也能够形成超大质量黑洞。

超大质量黑洞形成于宇宙大爆炸时期
超大质量黑洞形成于宇宙大爆炸时期

超大质量黑洞的质量上限有多大?

根据科学家的推算,超大质量黑洞有一个自然增长上限,大约为500亿倍太阳质量。在这个理论中,当超大质量黑洞的质量达到100亿倍太阳质量的时候,它的增长速度就会放缓,不能更加有效的吸积周围的物质。

但是我们知道目前科学家发现的最大黑洞是Phoenix A,它的质量超过了1000亿倍太阳质量。所以科学家又提出了另外一种理论,将超大质量黑洞的质量上限提升到了2700亿倍太阳质量。

超大质量黑洞的寿命有多长?

虽然黑洞被描述成只进不出的天体,但是实际上黑洞依然可以通过霍金辐射来不断的降低自己的质量和能量,这种辐射属于量子效应,也就是所谓的黑洞蒸发

一颗质量为100亿倍太阳质量,不旋转且不带电的超大质量黑洞的寿命大约为2.1*10^100年。

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