可观测Universe第37章 TON 618

TON 618（黑洞） · 描述：已知最巨大的黑洞之一 · 身份：一个类星体中心的超大质量黑洞距离地球约104亿光年 · 关键事实：质量达660亿太阳质量是银河系中心黑洞的15000倍其吸积盘亮度相当于整个星系。

TON 618：宇宙中最庞大的引力巨兽（上篇） 引言：在可观测宇宙的边缘藏着怎样的怪物？ 当我们谈论宇宙中的“大”时直觉往往会指向星系团、超星系团这类由引力编织的巨型结构——比如拉尼亚凯亚超星系团包含数万个星系跨度达5亿光年。

但宇宙中还有另一种“大”它不依赖空间延伸而是以质量的绝对统治力碾压一切：黑洞。

在这些引力奇点中超大质量黑洞（SMBHSupermassive Black Hole）是最令人震撼的存在——它们潜伏在几乎所有大星系的核心质量可达太阳的百万到百亿倍其引力场足以扭曲时空甚至影响整个星系的演化。

而在这些“宇宙巨兽”中TON 618（Tonantzintla 618）是一个特殊的名字。

它是人类目前确认的质量最大的黑洞之一甚至可能是“最大”的候选者之一。

这个距离地球104亿光年的类星体核心隐藏着一个相当于660亿倍太阳质量的黑洞其吸积盘的亮度足以照亮整个星系。

若将它放在银河系中心其事件视界的范围将吞噬水星、金星甚至地球的轨道——这不是科幻场景而是基于物理定律的严谨推算。

要理解TON 618的惊人之处我们需要从黑洞的基本概念出发回溯超大质量黑洞的形成之谜拆解类星体的物理本质最终聚焦于这个遥远天体的观测细节与科学意义。

这场探索不仅是对一个天体的解读更是对宇宙演化底层逻辑的一次叩问。

一、从恒星级黑洞到超大质量黑洞：引力统治的等级阶梯 要理解TON 618的“大”首先需要建立对黑洞质量层级的认知。

黑洞按质量可分为三类：恒星级黑洞（3-100倍太阳质量）、中等质量黑洞（100-10万倍太阳质量）以及超大质量黑洞（100万倍太阳质量以上）。

其中超大质量黑洞是宇宙中最极端的天体之一它们的形成与演化至今仍是天体物理学的核心谜题。

恒星级黑洞的诞生相对明确——当大质量恒星（超过25倍太阳质量）耗尽核燃料后核心在引力作用下坍缩若质量超过奥本海默-沃尔科夫极限（约3倍太阳质量）中子简并压无法抵抗引力最终形成恒星级黑洞。

这类黑洞常见于星系的恒星形成区如银河系内已发现数十个质量多在5-20倍太阳质量之间。

但超大质量黑洞的形成路径却充满争议。

目前主流理论有两种：其一为“种子黑洞增长说”认为早期宇宙中存在小质量种子黑洞（可能是原初黑洞或恒星级黑洞合并的产物）通过吸积周围气体和合并其他黑洞逐渐增长到超大质量；其二为“直接坍缩说”认为在大质量分子云快速坍缩的过程中跳过恒星阶段直接形成中等质量黑洞再通过高效吸积快速增长。

无论哪种机制超大质量黑洞的增长都需要极长的时间——理论上一个黑洞要从100倍太阳质量增长到100亿倍需要吞噬相当于数万亿个太阳的物质且吸积效率需接近理论上限（约10%的静质量转化为能量）。

这解释了为何超大质量黑洞多存在于宇宙年龄较大的区域而年轻的宇宙（如大爆炸后10亿年内）中它们的存在曾被视为“不可能”。

直到类星体的发现才彻底打破了这一认知。

二、类星体：宇宙早期的“灯塔”与黑洞的“进食秀” TON 618的身份标签中“类星体”（Quasar全称Quasi-Stellar Object）是关键。

类星体是人类观测到的最明亮、最遥远的天体之一其本质是“活跃星系核”（AGNActive Galactic Nucleus）的一种。

当星系中心的超大质量黑洞吸积大量物质时这些物质会在落入黑洞前形成高温吸积盘释放出巨大能量——其亮度可超过整个宿主星系（包含数千亿颗恒星）但由于距离遥远看起来像一颗“类似恒星的模糊光点”因此得名“类星体”。

类星体的发现史堪称天文学史上的重要转折。

20世纪50年代天文学家通过射电望远镜发现了一批强射电源但在光学望远镜中只能看到模糊的光斑。

1963年马丁·施密特（Maarten Schmidt）分析3C 273的光谱时发现其谱线具有巨大红移（z≈0.158）对应距离约24亿光年。

如此遥远的距离下其亮度却相当于1000个银河系这意味着中心必须有一个高效的能量源——超大质量黑洞的吸积过程。

这一发现颠覆了人类对宇宙能量释放的认知。

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