藝術(shù)構(gòu)想圖展示了一個最原始的超大質(zhì)量黑洞(中央黑點)，它位于一個年輕、恒星豐富的星系核心。圖片：Photo12/UIG via Getty Images

不管怎樣，我們所知道的可觀測宇宙是深不可測的浩瀚，這還沒有考慮弦理論和其他可能的維度。在這個位于遙遠星系中心和距離數(shù)百億光年外圍的大宇宙中，人類研究了外太空中一些最迷人的現(xiàn)象。從宇宙中神秘黑洞引擎中噴射出來的類星體，像瀑布一樣落下，垂死的恒星在宇宙中閃耀著比整個星系還要明亮的光芒，這些都是宏觀世界的巨人。

黑洞和類星體爆炸

黑洞是具有不可思議質(zhì)量和密度的天體，以至于連光都無法逃脫它的引力。黑洞存在的理論已經(jīng)存在了近兩個世紀。雖然直接看到黑洞仍然是不可能，但是太空望遠鏡的出現(xiàn)使我們能夠間接探測到黑洞。能夠找到黑洞是因為引力對它周圍恒星和行星的影響?？茖W家已經(jīng)證明幾乎在每個星系的中心都有一個極有可能的超大質(zhì)量黑洞。黑洞的大小不一，有些可以像單個原子一樣小，但質(zhì)量就像山一樣。恒星質(zhì)量黑洞通常是在超新星爆炸時產(chǎn)生的，超大質(zhì)量黑洞是太陽質(zhì)量的幾百萬倍。

藝術(shù)概念ULAS J1120+0641吸積盤的描繪，這是一個非常遙遠的類星體，由一個質(zhì)量是太陽20億倍的黑洞提供動力。

黑洞特性之一就是從星系中心發(fā)出的星狀物體爆炸，這是類星體，與其他空間物體相比，這是一個巨大的能量流。這兩事件在宇宙中是相關(guān)聯(lián)的。哈勃望遠鏡已經(jīng)能夠更好地區(qū)分超大質(zhì)量黑洞和類星體。一些黑洞質(zhì)量是太陽的30億倍，周圍有同樣強大的類星體噴流和發(fā)光的物質(zhì)圓盤。歐洲空間局（ESA）天文學家Duccio Macchetto說：哈勃望遠鏡提供了強有力的證據(jù)，證明幾乎所有的星系都含有比太陽重數(shù)百萬或數(shù)十億倍的黑洞。

這極大地改變了我們對星系的看法，相信哈勃在未來十年將會發(fā)現(xiàn)黑洞在星系的形成和演化中所扮演角色比今天所認為的要重要得多。誰知道呢，它甚至可能影響我們對宇宙整體結(jié)構(gòu)的看法。長期以來，天體物理學中最令人困惑的問題之一是類星體背后的機制，類星體與黑洞有著內(nèi)在的聯(lián)系。類星體是“準恒星射電源”的簡稱，是宇宙中已知最亮的天體之一。

天文學家發(fā)現(xiàn)了一顆巨大的超新星，它被自己的塵埃所籠罩，在這位藝術(shù)圖中，一層由數(shù)百年前恒星噴發(fā)出來的氣體和塵埃外殼掩蓋了這顆超新星。圖片：Universal History Archive/UIG via Getty Images

大多數(shù)類星體都距離地球數(shù)十億光年，通過測量光譜來監(jiān)控它們。雖然我們不知道類星體背后的確切原理，但確實有一些想法，目前科學共識是天文學家一致認為類星體是由吞噬周圍物質(zhì)的超大質(zhì)量黑洞產(chǎn)生。當物質(zhì)被吸入黑洞并旋轉(zhuǎn)時，大量以x射線、可見光、伽瑪射線和無線電波形式存在的輻射就會被釋放出來。這種由引力拉力和壓力產(chǎn)生攪動混亂的摩擦會爆發(fā)，逃逸的能量就會形成類星體。類星體和黑洞之間的聯(lián)系是緊密相連的，超新星還負責“制造”黑洞。

類星體和超新星的歷史發(fā)現(xiàn)

類星體于1963年被加州理工學院的天文學家Maarten Schmidt發(fā)現(xiàn)，這一發(fā)現(xiàn)對支持大爆炸理論很有幫助。施密特在帕洛瑪山天文臺工作時發(fā)現(xiàn)了第一個類星體。它最初被誤認為是一顆恒星，因為它距離地球數(shù)十億光年，這多虧了當時在帕洛馬山的望遠鏡和射電天文學的進步。Maarten Schmidt正在研究一種叫做來源3C 273發(fā)出的無線電波。他認為奇怪的是，無線電信號似乎來自一顆恒星。光譜產(chǎn)生了明亮的光譜線和氫氣的釋放，并轉(zhuǎn)換成不同的波長。紅移和藍移描述了光線如何向不同波長移動，以確定是否離我們更近或更遠。

哈勃定律指出：一個紅移的星體必須位于數(shù)十億光年之外，也必須比一百萬個星系還要亮才能在這么遠的距離上像一顆恒星一樣亮。3 C 273被稱為第一個類星體，在這個發(fā)現(xiàn)之后，宇宙中發(fā)現(xiàn)了更多的類星體——有些甚至比3C 273還要遠。當我們回顧過去時，科學家們?yōu)榇蟊ㄊ占烁嘧C據(jù)，并且能夠繪制出早期宇宙中年輕星系的歷史。但這并不是第一次在夜空中被誤認為是恒星的遙遠天體，在人類歷史上的不同時期，甚至在望遠鏡發(fā)明之前，人類就發(fā)現(xiàn)了一顆被誤認為是普通恒星的超新星。

超新星是一個非常明亮的開始，它只會持續(xù)一段時間，這是一顆恒星生命的終結(jié)。一顆超新星可以在短時間內(nèi)比整個星系都亮，并在瞬間產(chǎn)生比太陽更多的能量。最早記錄的超新星之一是由中國天文學家于公元185年記錄，目前被稱為RCW 86，根據(jù)記錄，這顆恒星在天空中停留了8個月。根據(jù)大英百科全書，在望遠鏡之前，總共有7顆被記錄的超新星。一顆著名的超新星，我們今天所知的蟹狀星云，在1054年左右在世界各地被發(fā)現(xiàn)。韓國天文學家在他們的記錄中記錄了這次爆炸，而美國土著可能是受到了當時他們巖石畫的啟發(fā)。這顆超新星是如此的明亮，以至于在白天都能看到。

超新星一詞最早出現(xiàn)在20世紀30年代，是由Walter Baade和Fritz Zwicky發(fā)明，當時他們目睹了一顆名為S ANdromedae或SN 1885A的爆炸恒星。超新星是一顆恒星的死亡，宇宙中有很多恒星。據(jù)預(yù)測，在銀河系這樣的星系中，超新星每隔50年就會出現(xiàn)一次。這意味著一顆恒星很可能每一秒都在宇宙的某個地方爆炸。恒星的死亡方式取決于質(zhì)量大小。例如太陽還沒有大到足以爆炸并在生命的盡頭變成超新星。另一方面，它將在幾十億年的時間里演化成為一顆紅巨星。

I型超新星：恒星從附近鄰居吸取物質(zhì)，引起失控的核反應(yīng)，從而點燃爆炸

II型超新星：恒星耗盡核燃料，然后自我坍縮，通常形成一個黑洞

科學家們正越來越善于目睹這類事件，2008年天文學家目睹了爆炸的最初過程，多年來一直在預(yù)測x射線的爆發(fā)，當他們從一開始就觀察到爆炸的演變時，x射線的爆發(fā)得到了證實。隨著望遠鏡變得越來越大，越來越先進，將能夠深入研究這些現(xiàn)象所顯示的秘密和復(fù)雜性。它們可能很遙遠，但對于理解宇宙的奧秘很重要。

博科園-科學科普｜文：MIKE COLAGROSS/big think

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