又發現一個超級黑洞，質量是太陽的363億倍！如何形成的？

黑洞由于不發光也不反射光，很難用常規手段觀測到，是宇宙中最神秘的天體之一。通常只有那些存在顯著吸積活動或者可以產生引力透鏡等強引力效應的黑洞，容易被觀測到。

天鵝座X-1是首個被人類確認為是黑洞的天體，它是一個位于銀河系內的恒星級黑洞，質量約為14倍太陽質量，發現于1964年。自那以后，人類在銀河系及其他星系中陸續又發現了許多黑洞。其中質量最小的僅為太陽質量的數倍，質量最大的達到太陽質量的幾百億甚至上千億倍。

在距離地球大約50億光年遠的地方，有一個名為“宇宙馬蹄鐵”的星系。之所以叫這個名字，是因為其質量極其龐大，是人類發現的已知質量最大的星系之一，其強大的引力扭曲了背景星系的光線，使其看起來像是一個馬蹄鐵的形狀。此前科學家就已經確認該星系中心存在一個超大質量黑洞，可是由于該黑洞無顯著吸積活動，因此一直未能獲得其質量數據。

近期，一個由英國和巴西天文學家組成的研究團隊，通過恒星動力學方法以及分析該黑洞所產生的引力透鏡效應，成功測出該黑洞的質量大約是太陽質量的363億倍。這是人類首次通過純引力效應測得休眠黑洞的質量，相關研究成果已發表在英國科學期刊《皇家天文學會月刊》上。

銀河系中心的那個黑洞“人馬座A*”，其質量約為430萬倍太陽質量，比某些小型星系還大，而“宇宙馬蹄鐵”星系中心的那個黑洞是銀河系中心黑洞質量的8000多倍。如此龐大的質量，已足夠使其躋身人類已知質量最大黑洞排行榜前10名中。

黑洞按質量大小通常分為恒星級黑洞、中等質量黑洞、超大質量黑洞三類。其中，恒星級黑洞的質量一般在3倍太陽質量到100倍太陽質量之間，超大質量黑洞的質量至少在10萬倍太陽質量以上，中等質量黑洞的質量介于前兩者之間。

科學家發現所有大型星系中心都存在超大質量黑洞，這表明黑洞對星系的形成和演化起著至關重要的作用。目前人類在宇宙中已經發現了許多超大質量黑洞，其中有的已經陷入休眠狀態，有的則正在瘋狂的吞噬周圍的物質，并爆發出了極為耀眼的光芒。

在天文學家發現的這些超大質量黑洞中，目前公認已知質量最大的黑洞是TON 618。盡管此前曾有報道稱科學家發現質量高達上千億倍太陽質量的黑洞，但通過更精確的測量數據修正后，發現其根本沒有TON 618大。

黑洞TON 618的質量大約是太陽質量的660億倍。該黑洞的質量通過多種方法聯合測量得出，且被多次獨立驗證，質量數據較為準確。觀測發現，該黑洞存在顯著的吸積活動，正在瘋狂進食，也就是說，其實際質量可能比我們現在觀察到的大得多。之所以這樣說，是因為該黑洞距離我們大約104億光年，極為遙遠，我們現在看到的只是其100多億年前的樣子。

那么這種動輒幾十上百億倍太陽質量的超級黑洞是怎么形成的呢？

黑洞是物質在引力作用下發生坍縮后，在時空中所形成的奇點。黑洞不僅可以靠吞噬物質不斷成長，同時它們之間也可以發生合并。恒星級黑洞大多是質量大于20倍太陽質量的恒星，演化到生命末期，核心經引力坍縮形成；恒星級黑洞不斷吸積以及合并，最終將成長為中等質量黑洞；中等質量黑洞不斷吸積合并，將成長為超大質量黑洞。這一過程，看起來十分自然合理。

然而，科學家發現部分超大質量黑洞在宇宙剛剛誕生數億年后就已經存在，有些質量還是太陽的上億倍，如果僅靠吸積合并，就算早期宇宙物質平均密度很大，誕生大質量恒星形成黑洞的頻率更高，也更利于黑洞快速吸積成長，但短短數億年時間里要從恒星級黑洞成長到超大質量黑洞，理論上來說根本沒有可能。因此，超大質量黑洞必然還有其它的形成方式。

科學家推測，部分中等質量黑洞可能是在宇宙早期高密度物質環境下，由氣體云直接坍縮形成，跳過了恒星這一環節。這部分快速形成的中等質量黑洞可作為“種子”黑洞，進一步加快吸積過程，并發生合并，從而能夠在較短時間內形成超大質量黑洞。