黑洞號稱宇宙質量巨獸,但也不是所有黑洞都同等級大。NASA 近日釋出新動畫,從太陽開始緩緩拉遠,逐一比對小黑洞、銀河系中心黑洞到宇宙最大黑洞等驚人體型差距。
許多大質量恆星塌縮形成的恆星黑洞、位於星系中心的超大質量黑洞,在哈伯太空望遠鏡過去 30 年觀測下現蹤,質量最小約太陽質量 3.8 倍,大則可達太陽 660 億倍,讓天文學家思考這些黑洞如何從小變得這麼大,且奇怪的是,介於小恆星黑洞與超大質量黑洞之間的中等質量黑洞數量非常少。
此外,超大質量黑洞的體型差異也很大,NASA 新動畫以太陽為基準,展示宇宙 10 個超大質量黑洞,先從 J1601+3113 矮星系約 10 萬倍太陽質量的小黑洞開始,可看到史瓦西半徑略小於太陽一半,黑洞陰影延伸到事件視界周圍形成約 2 倍暗區,也就是說這個陰影與太陽大致相同。
隨著鏡頭往外拉,看到銀河系中心超大質量黑洞人馬座 A*,質量為太陽 430 萬倍,黑洞陰影直徑約水星公轉軌道寬度一半。不久後,受歡迎的 M87* 超大質量黑洞也出現了,質量為太陽 54 億倍。
最後是 TON-618 類星體,中心藏著一個質量高達太陽 660 億倍的超大質量黑洞,是目前可觀測宇宙質量最大黑洞,史瓦西半徑超過 1,300 個天文單位,能塞進數百個太陽系。
新動畫為吞噬萬物的黑洞提供更容易理解的規模感,也使科學家更想理解為什麼有些黑洞可以長得如此巨大。自 2015 年以來,重力波天文台探測到數十倍太陽質量的雙黑洞合併,超大質量黑洞合併產生更低頻率的波,須利用更大天文台檢測,NASA 與 ESA 正在合作開發雷射干涉太空天線(Laser Interferometer Space Antenna,LISA),預定 10 年內發射,檢測質量達太陽幾億倍黑洞合併產生的重力波。