不可错过的黑洞大小对比（无所不吞的黑洞）

下图是2015年时哈勃太空望远镜在鲸鱼座方向拍摄到的位于4700万光年以外的星系NGC 1068，最终由科学家合成的图像。和银河系一样，在它的中心，有一个超大质量黑洞。按说黑洞连光都可以吞噬，周围应该是一片寂静。但是，科学家却在它的周围意外发现了巨大的云团，十分诡异。

实际上，NGC 1068绝不仅仅是科学家唯一发现被诡异云团包裹的超大质量黑洞。那么，为何黑洞的周围会出现这些诡异的结构呢？它们为何没有被吞噬呢？

你可能会想：这些物质会不会是黑洞还没有来得及吞噬、却正在下落的物质呢？这个想法有点意思，不过可惜是错误的，这就要从黑洞本身说起了。

同样是黑洞，但黑洞和黑洞又并不一样。科学家将已经发现的黑洞分为三类：恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。而像NGC 1068这样位于星系中心的，都是超大质量黑洞。

超大质量黑洞，顾名思义，就是质量大得惊人的黑洞。实际上，它们的质量至少也有太阳的几十上百万倍，目前发现最大的一个甚至达到了太阳质量的660亿倍。

在超大质量黑洞之中，有一些比较“幸运”，周围有大量的星际尘埃和气体供它饕餮，在它恐怖的引力作用下被吞噬。这种疯狂吞噬而放出强烈射线的超大质量黑洞，我们称之为活跃星系核（active galactic nucleus，缩写AGN）。而活跃星系核中最明亮的一类，则被称为类星体（quasar）。

虽然黑洞本身不会发光，但是那些被吞噬的物质在落入黑洞时，会放出强大的射线。这些射线，也是我们观测黑洞的主要手段。当然，从本质上讲，这些射线都位于黑洞视界范围以外，所以我们观测到的最多也不过是黑洞的轮廓，而非黑洞本体。

此外，在黑洞周围还有一些不可思议的事情发生，暂时没有被吞噬的高速粒子所产生的高能辐射可以将大量气体喷射到遥远的宇宙空间。

天文学家们最初的设想认为，这样的喷射气流是相对比较稳定的。但越来越多的观测告诉我们，它们恰恰是杂乱无章的，有一些喷流可以达到1秒差距（约合3.26光年）甚至更远的位置。它们一开始非常小，但是会慢慢扩张，在极端情况下，其喷射范围甚至超过了地球到比邻星（约4.22光年）的距离。

内华达大学拉斯维加斯分校的天体物理学家丹尼尔·普罗加（Daniel Proga）做了个形象的比喻，他指出：这种黑洞周围的云就像是大量被挤到高速公路匝道上的汽车，它们在等着交通信号灯的调节以进入到正道。而且，每过一段时间，就会有一大批车挤进匝道。

比喻很有趣，但是问题没有解决：这些“车”是怎么进入“匝道”的呢？

在今年4月21日发表于《天体物理学杂志通讯》上的一篇论文中，普罗加展示了自己为了解释这个现象和建立的计算机模型。

结果显示：在超大质量黑洞周围，气体确实有可能在极度高温的作用下以极快的速度喷射出去。但是，在特殊情况下，它们也有可能会在 黑洞周围形成一个“云团”。这要满足特定的条件，比如它们不够快，否则就会一去不复返，无法形成云团；或者有某种机制，让它们即使飞得极快却还能够回到原处来，这样就可以聚集成云团。

最终，计算机模型找到了一个解决问题的机制。模型显示，在黑洞周围或许存在着一种比较特殊的摄动机制，使得周围的气体密度有一点微弱的降低。在这种情况下，这些气体的加热效率会非常高，进而向外扩散，冲破外面温度较低的气体。

他们解释说，这个机制有点像是热气球的原理。通过给热气球内的气体加温，使其热胀冷缩，密度降低，所以重量也随之下降。当热气球内外温差足够大，重量下降得足够多的时候，带有热空气的热气球就会在较冷的空气中升起来。

内华达大学的博士生兰德尔·丹宁（Randall Dannen），他表示：“这项工作非常重要，以往科学家们总是为了解释我们在活跃星系核中看到的现象，不得不把这些‘云团’放在某个特定的位置或者给出某个特定的速度来自圆其说，他们通常并不关心这些云团在最初形成时候所处的特殊环境。而我们的这项工作，恰恰为它们的形成提出了一种可能的解释。”

但是，他们也承认，自己的这项研究也并不完美。这个模型只关注了云团的外壳，而没有考虑到黑洞吸积盘的物质漩涡。而黑洞的吸积盘，正是黑洞成长的“食物”来源。他们接下来的工作，就是研究这种云团是否与吸积盘有关。同时，这种云团的移动速度也非常惊人，有时甚至可以达到约每小时2000万英里（约合每秒1万公里），这个现象也同样超出了现有的理论，这也是他们下一步研究的重点。

实际上，黑洞是一种让大量物理理论都非常尴尬的天体。它的结构和机制都太过于极端，也因此显得非常神秘。或许，在黑洞的视界范围内，还有更加诡异的事情在等着我们。不过，那就不是我们今天要讨论的了~