《談天說文》黑洞也M型化？

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黑洞的分布是否也有M型化？M型化的黑洞代表什麼意義？讓我們先介紹一下黑洞。

撇開黑洞抽象的扭曲時空概念不談，我們用具體的感受來說明黑洞。黑洞主要是和萬有引力有關。據牛頓的理論，任何物質之間都會有萬有引力存在，這是一種遠距離的吸引力，兩物體無須接觸，之間都會感受到萬有引力。

萬有引力的大小是和兩物體之間距離的平方成反比，距離加倍，之間的吸引力只剩原來的四分之一。除了距離的因素，萬有引力也和兩物體的質量有關，相較於其他的作用力，萬有引力算是蠻微弱的作用力，以氫原子為例，當中電子和質子之間的電磁力是萬有引力的1040倍，也就是1後頭有40個零。

但如果兩個物體是無限地靠近，之間的距離趨近於零，根據萬有引力定律，物體之間的萬有引力趨近於無窮大。同樣地，當一個物體的體積縮到無窮小，物體表面的萬有引力趨近於無窮大。

以地球為例，當地球的半徑縮到只有9毫米，地球表面的萬有引力會大到可以將光都吸住，無法逃離地球，這時的地球變成了黑洞。

地球當然不會變成黑洞，因為地球本身會有向外排斥的壓力抵抗萬有引力，唯有本身質量夠大的星球才有機會變成黑洞。

質量是數十個太陽以上的星球在壽終正寢的階段，內部的壓力無法抵抗向中心塌縮的萬有引力，整個星球在經過超[已屏蔽惡意廣告]爆炸後，變成了一個黑洞，任何靠近黑洞的物體（包括光在內）都會被無情地捕捉過去。

這樣的黑洞都是由大質量星球演化而成，由於星球質量的限制，黑洞質量大多不會超過數十個太陽質量。不過天文學家在許多星系的中心發現超過數百萬太陽質量的黑洞，我們的銀河中心也有這樣的超大質量黑洞。

半人馬座的方向是我們銀河的中心位置，美國加州大學洛杉磯分校的天文學家長期觀察銀河中心的星星運動狀況，他們發現這些星星都是繞著某個中心點公轉，就像太陽系內的行星繞著太陽公轉。

天文學家根據這些公轉軌道可以計算出中心點的質量，結果發現質量高達300多萬太陽質量，而中心點最接近軌道的距離只有2000多個太陽半徑，也就是說有300多萬顆太陽擠在小小的範圍內，就現有的知識來判斷，唯有黑洞才有可能擠在這一丁點的空間內。

其他星系的中心也有超大質量的黑洞，這些黑洞反而讓整個星系更亮，這種星系又稱做活躍星系。

活躍星系的核心會發出很強的電磁波，除了有可見光外，還有無線電波、紅外線、紫外線、X射線，有時甚至會有伽瑪射線。除了各種電磁波外，當中還會有各種不同的特徵結構，例如天鵝座A的電波噴流。

有時活躍星系在不同波段下，會有不同的風貌，是半人馬座A星系的可見光和電波合成影像，可見光是哈柏太空望遠鏡所拍攝的，電波影像（藍色、綠色和紅色部分）則是來自美國新墨西哥州的甚大天線陣（VLA），可以從圖中發現，噴流幾乎和半人馬座A星系垂直。

現在相信活躍星系中心的超大質量黑洞會吸住周圍氣體和灰塵，這些氣體、灰塵呈現扁平的盤子形狀，並且繞著中心旋轉，稱做吸積盤，當中的物質除了旋轉外，還會慢慢地向中心流動，當非常靠近黑洞的時候，會產生各種電磁波，並且有些物質會朝著兩極方向噴出，形成噴流。

由於整個過程非常複雜，使得活躍星系以很多種不同的面貌呈現，通常天文學家以電波的強弱將活躍星系分成電波強和電波弱兩大類，例如西佛星系屬於電波弱，蝎虎座BL型天體則屬於電波強，類星體也屬於活躍星系，但有些類星體是電波強，有些則是電波弱。

現今天文學家已經發展出統一的理論解釋不同的活躍星系，主要關鍵在於觀測角度不同，造成活躍星系有不同的外貌。

從現有的觀測結果，我們懷疑黑洞的質量也是M型化分佈，M型的一端是星球黑洞，質量頂多20個太陽質量，另一端是百萬太陽質量等級的超大質量黑洞。

若考慮超大質量黑洞的形成原因，天文學家認為中產階級的黑洞是有存在的必要，從星球黑洞到超大質量黑洞，當中需要中等質量黑洞作為搭起二者之間的橋樑，一般相信中等質量黑洞大約是數千個太陽質量，但中等質量黑洞的觀測證據很少，並且我們還得為搭建這座橋樑傷腦筋。

黑洞的體積很小，如何讓這麼多的星球黑洞靠在一起，進而合併成中等質量黑洞？甚至是超大質量黑洞，星系碰撞所產生的劇烈擾動是可能的辦法之一，但仍待進一步的觀測證據證明。