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宇宙中最大的東西非黑洞莫屬

他們不像是一般的星體有物理尺寸上的極限

而是可以扎扎實實永無止盡成長下去 雖然在現實中需要在宇宙達成各種特定條件

才能產生黑洞 不管是超迷你或是超巨大的尺寸都是

那麼黑洞是怎麼成長的？最大又能到多大呢？

這隻影片並不會探討黑洞的原理或是他們怎麼形成的 因為我們已經在黑洞及中子星的系列影片中

帶大家探索過一回了，可以之後再回去看看 現在令我們感興趣的

是找出宇宙中最大的龐然大物 讓我們先從非常, 非常小的開始

原初黑洞

這種最小的黑洞可能存在，也可能不存在 如果存在的話，他們可能是宇宙中

最古老的東西，就連原子都自歎不如 他們可能在大爆炸一發生之後就已經形成

當時的宇宙被劇烈的能量塞得又緊又密 只要一丁點的小空間

比左鄰右舍稍微更緊密一點點 就可能創造出黑洞

最小的原初黑洞可能還是有大約有1兆公斤

重得跟座巨大的山脈一樣 不過就連一個質子的個頭都比他還要大

一個擁有地球質量的原初黑洞頂多也就比一枚硬幣還大上一些

這也讓他們非常不容易被發現 所以事實上我們還沒有觀測到任何一個

如果他們存在，甚至可能是將星系聚集在一起的神秘暗物質

讓我們把目光移到我們確定「確實」在那的黑洞吧

恆心黑洞

要形成一個黑洞，必須壓縮足夠多的物質使其塌縮在自己身上

在這之後，只要給他更多質量，他就會變得更大 在如今的宇宙中

只有最猛烈的天文現象能湊齊這些必要的條件 像是中子星的合併

或是一個巨大星體的核心在超新星之後塌縮 而為了有個方便比較

我們來使用太陽的質量為單位 大約是2在乘上10的30次方公斤那麼重

我們已知最小的黑洞大約是太陽質量的2.7倍

它是一個直徑約16公里的球體，大到足以涵蓋整個巴黎

另一個輕量級黑洞是 V723 Mon 紅巨星的伴星

這個紅巨星是個比太陽還樣大上24倍的星體，直徑為3000萬公里

不過它卻被一個小小17.2公里寬的黑洞耍得團團轉

這個欺負恆星的小傢伙實在太小了，我們甚至無法將它們進行比較

而已知最大的恆星黑洞之一是 M33 X-7 他目前正享用著一顆

70倍太陽質量的藍巨星，一口接著一口 當所有被偷走的物質像流入下水道的涓涓細流一般

朝著黑洞旋轉 摩擦生熱也使他被加熱到足夠高的溫度

產生出來的光會比太陽還要亮500,000倍！ 但是，X-7 卻「只有」15.65倍的太陽質量和92公里寬

剛好足夠讓科西嘉島籠罩在一片陰影之下

為了變得更龐大，黑洞需吞噬大量星體 或是更棒的選擇：跟另一個黑洞結合

目前能夠發現這些結合的儀器還非常的新穎

所以我們正不斷地發現令人興奮的事 像是我們發現170億光年以外的2個巨大黑洞

當它們繞著彼此劇烈旋轉時

它們以重力波的形式釋放出的能量比4400年來 銀河系中所有恆星的光能總量還要多

他們形成的新黑洞大約有德國那麼大，且有142個太陽質量

而就在這裡，我們會碰到一個耐人尋味的尺寸量級缺口

有非常多黑洞大於150個太陽質量 但接下來就會有很長一段時間是沒有任何黑洞的

直到我們突然再度碰到黑洞 已經是大上幾百萬倍質量的黑洞了

這就令人疑惑了，因為我們認為黑洞會不斷的成長再成長

但這個過程並不夠快 無法解釋為何最巨大的黑洞能有現今這般大小

宇宙的年齡還不足以讓這些超大質量黑洞

通過吞噬星體並相互融合來形成 一定有什麼其他的事情發生了

為了解釋宇宙裡面怎麼會有如此巨大的黑洞 我們會需要有

存在過的最大的星體：類星 為了方便比較，我們可以將他們跟

現今最大的星體做比較 我們的太陽就像是他們旁邊的一粒沙塵

我們並不曉得類星是否真的存在 不過當我們聊到超級黑洞的發展史時

這些類星會是十分有意思的概念 這個概念是，物質在早期宇宙是十分濃稠緊密的

也就讓類星的質量能成長為太陽的好幾千倍

這些類星很可能還在成形時，核心就已經被他們自己的重量給壓垮

並且實際上已經塌縮成為黑洞 不像是如今的一般星體在這種過程中可能就已經被破壞殆盡了

在類星的內部，可能發生著一種致命又危險的平衡 重力不斷的把超巨大質量的星體擠壓再一起

如此在餵食黑洞的同時，將落入的物質加熱到一定程度 然後透過輻射帶來的壓力給星體穩定

所以這些快速增長的黑洞可能已經

在好幾百萬年間吸收了類星 然後成長得遠比任何恆星黑洞還要大

是比太陽質量還要多上幾千倍、直徑比地球還大的黑洞

這些黑洞可能已經成為孕育超大質量黑洞的種子

超大質量黑洞

所以現在，我們來到了宇宙中的王者，現存最大的個體

大多數星系的中心都有一個超大質量的黑洞，而且十分駭人

在銀河系裡，我們有人馬座A*：一個超大質量的黑洞

並大約有400萬倍的太陽質量 它既冷靜又顯得泰然自若，就只是在那做他該做的事

之所以知道它就坐鎮在那 是因為能看見有許多星體似乎被一個空空的點不斷拋向四周

而即便它有著驚人的質量，半徑依舊

只有太陽的17倍 比大部分的巨星還要小，卻又比他們重上幾百萬倍

因為超大質量黑洞實在太重而且就位於星系中心

許多人就想像他們是太陽之於太陽系的關係

一個把所有東西固定在一起並迫使他們繞著它錨點 但這其實是個誤解

太陽佔據了整個太陽系99.86%的質量 但超大質量黑洞通常

只有該星系質量的0.001%，數十億個星系中的星體並不受它們的引力束縛

反而是暗物質的重力效應將它們結合在一起

多數的超大質量黑洞可不是個溫柔友善的巨星 特別是當他們吞食星系中的質量雲的時候

在蝎虎座BL中心的一個黑洞正狼吞虎嚥

大量的物質 以至於它產生了加速到接近光速的電漿流

如果地球繞著如此巨大的星體移動 它看起來比我們在天空中的太陽大115倍

然後我們會在幾秒鐘內被它熾熱的吸積盤燒得不成人樣

這種情況下黑洞實在太巨大 其他星體相形之下渺小的荒謬又可笑

天鵝座A星系擁有一個25億倍太陽質量, 147億公里寬的超大質量黑洞

換句話說如果它取代了太陽的位置，那它將會吞噬所有行星

並延伸到太陽系邊緣的一半 它吞噬著非常非常大量的物質

它把它的吸積盤攪成一種帶有磁力的漏斗 噴出氣體產生巨大的無線電波瓣

高聳於星系之上，直徑50萬光年長度整整有2.5個銀河系那麼寬

另一個非常巨大的超大質量黑洞座落於室女A星系

他有65億太陽質量，同時還是首次我們真正拍下照片的黑洞

或者更準確地說，是詭譎的陰影邊緣周圍的發光氣體

這個黑暗的球體實在太大，能夠囊括一整個太陽系

不過，在這些怪物之上甚至還有一個尺寸級別….

特大質量黑洞

現在我們來到了最巨大的黑洞 也許是有史以來最大的單一個體

這些黑洞已經吞食了非常多物質 並成長到數百億倍的太陽質量

它們的重力是「類星體」的引擎 類星體是一個比成千上萬個充滿星體的星系更亮的吸積盤

質量實在大得驚人，也因此直得再給他們一個稱號： 特大質量黑洞

位於星系OJ 287中心的特大質量黑洞是180億個太陽質量

如此龐大的質量讓他甚至擁有一個40倍人馬座A*質量的 超大質量黑洞繞著它運行！

這東西視想像力於無物，也很難與任何東西相題並論

還可以完好地放進3個肩並肩排成一列的太陽系

讓我們來了結這場瘋狂的比賽，並迎接眾王之王

TON618，一個能被我們觀察到吞噬星系物質的黑洞

正在閃耀著相當於100兆顆恆星的亮度 他的光芒還能觸及180億光年之外

它擁有讓人瞠目結舌的660億太陽質量 大到即使是光也需要花一個禮拜

才能在穿越事件視界之後到達奇點

其內部甚至能讓11個太陽系並肩而坐 它很有可能是宇宙中

最大的單體 但事實上，他有可能甚至更大

因為TON 618太過遙遠，我們只能窺見它100億年前的樣子

不管如何，黑洞真的十分驚人, 神秘, 而且非常巨大

在其他一切都消亡之後 它們還會在這裡，並且變得越來越龐大

所以讓我們回顧一次我們的旅程 從可能存在的最小黑洞

再一路到最終極的龐然大物

讓我們今天來點新嘗試吧 可以將它稱之為「謊言幕後」

是關於這支影片中必要的不準確之處的簡短幕後花絮

因為真的不太可能為黑洞做到像是集換式卡牌一樣的分級

那怎麼辦呢？嗯，雖然我已經編列了幾百萬顆星 也只是有了

幾十個黑洞的良好資訊 因為直到50年前黑洞觀測

都不是件受到關注的事 而技術上來說，我們也沒辦法「關注」，因為黑洞無法被我們看見

我們只能通過研究它們對周圍物質的引力影響來推導出它們的特性

像是那些接近黑洞的星體們的移動軌跡 這些影響關乎黑洞的質量

我們可以用克卜勒定律在最基礎的水準上進行推估

但這伴隨著巨大的不確定性和誤差棒

然後我們接下來必須將質量轉換為尺寸，這帶來了新的不確定性

舉例來說，我們用史瓦茲方程從質量來推導半徑

而為簡單起見，我們假設黑洞是完美的圓形並且不旋轉

而根本就不存在這樣的黑洞 現實是，這些尺度上的物理學有點模糊

有些我們提到的黑洞很可能更小或更大得多

我們其實並不確定 我們透過去比較具有不同類值的不同來源

並使用不同的質量計算得出一個標準化列表

來盡我們所能準確地解決這個問題

可以在我們的資料來源中了解這些全部內容 因此，這次的腳本可以說是用專家們的淚水寫成的

我們簡直對追求他們認同的最佳數值感到癡迷又瘋狂

在這個過程裡面，無數的素材被刪減

沒有被納入最終的影片裡 但幸好我們找到一個方式才不會浪費他們：

我們做了許多的黑洞產品，涵蓋範圍從有點瘋狂到更認真嚴肅的都有

這讓我們可以從不同的角度去探索一個主題

而你們也能夠繼續在看完影片之後 好好跟黑洞玩在一塊！

譯：Louis Tsai