為什麼星系中心幾乎都有一個黑洞？

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我知道銀河系中心有一個約為太陽質量200萬倍的黑洞。我最近玩spaceengine這款沙盒遊戲。在我去的幾乎所有星系中心幾乎都能找到一個黑洞。現實中也是這樣嗎？怎麼產生的呢？

部分是，宇宙大爆炸以後,最初聚集的大團中性氫開始慢慢地收縮，在中心處開始演化出恆星，由於質量巨大，它們僅僅存在了很短的時間便塌縮成黑洞，隨後便開始瘋狂地吞噬周圍的一切，並在兩極出現規模極其巨大的物質噴流，這些噴射出去的物質獲得了原始星系的角動量並開始圍繞中心黑洞運動，成為星系的星系盤，在密度波的影響下逐漸形成旋臂，這些星系盤物質和原來沒有被黑洞吞噬的中性氫一起在引力作用下又慢慢產生更年輕的恆星群落，漩渦星系便由此產生。

被超大質量黑洞吞噬的星體發光的物質流。(藝術圖)

COSMOS field，藍色的點顯示包含發射高能X射線的超大質量黑洞的星系。

哈勃超深場（HUDF）展示的7個遙遠星系。約為大爆炸後的3.5億年至6億年之間。

半人馬座A彩色合成圖像，顯示星系中心黑洞發出的噴流。
圖片來源NASA，ESO.

這句話不準確，現在的觀測證據只表明大質量星系中心幾乎都有黑洞，很多矮星系中心並無黑洞存在的證據，比如本星系群里的M33等（其實本星系群里除了銀河系，M31和M32之外的其餘幾乎所有星系中心都沒有很強的黑洞證據）, 考慮到矮星係數目比較多，其實很可能大部分(或者至少相當大部分)星系中心都沒有黑洞．

雖然如此，　但我們說星系中心普遍存在黑洞是沒有錯的，這類黑洞一般叫做超大質量黑洞．為什麼星系中心會有黑洞呢？

這些超大質量黑洞必然是從質量更小的＂種子黑洞＂成長起來的．理論上，作為超大質量黑洞「種子黑洞」的形成機制主要有兩種。一種是第一代大質量恆星的死亡產物，另一種是氣體雲團的直接塌縮形成。第一代恆星質量可以很大，由於缺少金屬元素，氣體輻射冷卻效率很低使得雲團溫度較高，導致金斯質量很大，可以形成質量達到幾百個太陽質量（M⊙）的恆星。這些大質量恆星演化很快，小於 100M⊙ 和大於260M⊙的恆星死亡之後形成的黑洞接近原初恆星的質量。質量介於兩者之間的恆星會形成不穩定對超新星，崩潰式的塌縮不留下任何產物。當然恆星演化模型的細節依舊難以從觀測上驗證，具體的產物依然存在不確定性，我們姑且假設第一代恆星死亡留下的種子黑洞質量為 100 M⊙。早期宇宙還可能允許氣體直接塌縮成黑洞，理論計算和模擬表明，氣體直接塌縮成黑洞要求雲團滿足一些特殊的條件，比如角動量很低、氣體密度很高、金屬丰度很低等，這在宇宙早期確實相對比較容易滿足。

一旦種子黑洞形成，它們必定開始增長，主要靠吸積氣體和黑洞併合兩種途徑。恆星級黑洞如果想通過吸積在幾億年內成長為觀測到的幾十億個太陽質量，必須持續的以最大可能的吸積率（愛丁頓吸積率）吸積氣體。事實上，黑洞很難保持愛丁頓率連續增長，因為吸積產生的輻射會加熱周圍的氣體，也會產生反饋抑制進一步的吸積。另一種加速黑洞增長的途徑是通過多個種子黑洞併合形成一個更大質量的種子黑洞。緻密的星團里可能包含多個小種子黑洞，沉積到星團中心併合成一個質量為 10^4 M⊙ 的種子黑洞。相似的，恆星也有可能先通過併合形成一個超巨恆星，然後形成一個更大的種子黑洞。

種子黑洞形成之後，由於動力學摩擦等機制很容易遷移到星系的引力勢中心，也就是星系中心，然後通過進一步吸積和併合形成我們今天觀測到的超大質量黑洞．

～～～～～～～～～～以上為原答案～～～～～～～～～～

今天我想講一講星系中心的超大質量黑洞與它所在的寄主星系之間的關係．

從認知的角度講，人類是先認知星系，很晚才開始認知黑洞的．我們這裡所討論的超大質量黑洞直到20世紀60年代才以一種比較突然的方式突然出現在人類的認知世界裡，在那之前沒人想過它們存在．

1960年，美國卡耐基天文台的Alan Sandage（曾經是大名鼎鼎的哈勃的助手）用帕洛瑪天文台的５米望遠鏡發現劍橋射電源列表裡存在一類恆星樣的天體的光學光譜發射線很奇怪，他以為是一類我們現在還不理解的＂奇異星＂呢．幾年後距離Sandage單位僅僅三公里的另一個單位的加州理工學院(美劇生活大爆炸的幾個主角就是在這工作)的Maarten Schmidt參透了其中的玄機．他發現這些發射線有個系統的紅移，而且紅移量還不小，如果這個紅移是速度引起的，那這個速度太驚人了簡直不可能，於是他斷定這個紅移是宇宙學紅移，這樣的話天體離我們就很遠，同樣這也意味著天體的發光亮度極高,甚至遠遠超過了銀河系所有恆星發光亮度的總合．這類天體被命名為類星體，一直沿用至今．

那麼問題就來了，這麼類星體這麼高的能量釋放究竟通過什麼物理過程進行的呢？

那是一個英雄輩出的時代，二戰之後的那些核物理學家們個個都是破解難題的高手，正愁沒地方大顯身手呢．很快，前蘇聯的造原子彈的Zeldovich以及劍橋學派的Lynden-Bell等人提出黑洞吸積靠釋放引力能就可以來解決能源危機，只是這個黑洞得超級巨大，比之前所認知的恆星死亡誕生的黑洞大幾百萬倍甚至更高．儘管有點不可思議，但是基於這種理論詮釋的後續研究表明它能解釋很多很多觀測現象，因而被人逐漸廣泛接受．

最早發現的那些類星體其實是包括在劍橋射電源表中的射電星系，後來更多觀測發現這些類星體並不一定是（其實大多數不是）強的射電源，但深度的圖像觀測表明它們基本都有寄主星系，這樣就意味著類星體確實是在星系中，至於確認在星系中心那是後來更高解析度的（如哈勃太空望遠鏡等）觀測逐漸確定的．

好了，現在我們知道類星體就是正在劇烈吸積的超大質量黑洞而且在星系中心．　但是反過來是不是這樣呢？　我們可以說星系中心都有超大質量黑洞嗎？至少目前來看是 No!

可以說在20世紀90年代之前，人們都還沒有證據表明星系中心普遍存在超大質量黑洞．兩方面的觀測逐漸建立起了這個事實．
１）近鄰星系的高解析度的恆星/氣體動力學觀測．前期主要是靠90年上天的哈勃太空望遠鏡，後來隨著自適應光學技術的進步，地面大型光學望遠鏡（如Keck, VLT等）也可以很好的證明黑洞存在並且測出黑洞質量. 這種方法的原理就是建立起星系中心的動力學結構, 發現重構引力場必須要求中心很小區域存在一個很緻密的強引力勢, 最自然的解釋就是超大質量黑洞.
2)近鄰星系中心區域的高解析度光譜觀測.主要是通過帕洛瑪天文台的5米望遠鏡對近鄰大星系的光譜巡天完成的.主要原理就是,正在吸積物質的黑洞(一般稱作活動星系核)會釋放大量高能光子,這些光子會電離黑洞周圍的氣體,氣體會產生髮射線,通過這些發射線特徵我們就能辨認出電離來源,因為黑洞吸積與普通的恆星過程產生的光譜發射線特徵是不一樣的.

通過以上兩方面的觀測, 人們發現大星系中心基本都有黑洞. 這裡順便提一下,第二種方法只能探測正在吸積物質的活動的黑洞, 第一種方法則不受這種限制; 然而第一種方法由於受觀測解析度限制只能用來觀測非常鄰近的星系, 第二種方法則可以窺探到更遠的宇宙, 甚至到100多億光年之前的黑洞. 然而, 人們用這兩種方法去探索矮星系中心是否有黑洞時, 發現大部分矮星系中心並無黑洞存在的證據. 比如通過動力學觀測本星系群里的M33, NGC205等, 給出的黑洞上限都很低. 當然不能排除這是一種假象, 比如可能由於黑洞比較小, 目前的探測方法不是很有效等.

總之, 隨著世紀之交黑洞質量逐漸被測量出來, 人們驚奇的發現, 星系中心不僅普通存在超大質量黑洞, 而且黑洞的質量還和寄主星系的性質息息相關. 比如黑洞質量和寄主星系的核球質量,光度,以及恆星速度彌散等在統計上都有很好的相關性. 這些激動人心的發現促使人們試圖建立起兩者之間的物理聯繫,它們的形成與演化歷史很可能是緊密耦合的.

有人可能會想, 黑洞是一個巨大的引力勢, 星系裡恆星圍著它轉, 黑洞越大, 星系也越大不是理所當然的嗎. 其實不然, 雖然黑洞質量巨大, 但是相比星系中恆星分布的廣闊尺度, 它所能影響的區域還是太小太小了, 因此它們的聯繫不可能是靠簡單的引力作用建立起來的. 至於究竟是怎樣建立起聯繫的, 至今仍然是個謎, 是當今天文學最熱門的研究領域之一.

(未完待續)

簡單來說星系是氣體坍縮所致。坍縮在氣體中心形成超大質量黑洞，其他氣體圍繞這個黑洞慢慢旋轉成盤狀，星系就產生了。其實就是太陽系形成的放大版。

因為中間沒有黑洞的星系，都比較小，以至於space engine不願意放數據，放了你不願意去啊。僅此而已。

從概率論上來講，星系中心更容易獲得物質，有利於巨型恆星和黑洞的形成。
當一個星系中的恆星進入衰老期，發生超新星爆炸時，大量的恆星物質拋向四周，而星系的中心，更容易彙集這些物質，導致出現巨型恆星。
我們了解到，越大的恆星，在壽命終結時由於內部引力更大，越容易形成黑洞，而小質量的恆星，只能形成白矮星和中子星。
另外，當黑洞形成後，還有可能吞噬周圍的星體。星系的中心由於物質密集，使得吞噬更為容易，吞噬的質量更多，容易形成大型黑洞。
大型黑洞在霍金蒸發效應上更為緩慢，壽命更長，在時間上保證了它能夠吞噬更多的星體。
強者愈強，宇宙法則也是這樣。

不知道，不過糾正一下我記得一般都說的是400萬倍而不是200萬倍。
而且中心的黑洞不止一個，而是很多很多個，只不過中間那個比較大而已。

這是銀河系，請無視右下角。

往中心方向靠近就出現許多這種星團。

每個星團中心就有黑洞

質量比較小，只有太陽質量的1.9萬倍。

這是中心最大的那個431萬倍太陽質量。
吸積盤大到都看不到視界啊。

視界的直徑是0.17個天文單位（日地平均距離）

左上角那個亮點質量是太陽的2.3倍。直徑在左上角，為390萬公里。

首先，說句較真的話，其實現在從理論上來講星系的中心都是黑洞更符合我們現有的物理常識，並沒有特別的證實星系的中心就是黑洞。再次從黑洞來講，其特殊的結構比較符合我們對宇宙的認識。

先捋一下邏輯，講兩個故事。
故事一
小明放學了，背著十幾公斤的書包回家，作為一個共產主義接班人，他雖然沒有五道杠的身份，但從不缺少探究宇宙真理的無產階級品質。這bu（二聲），他在小區人行道牙子下面發現一些膜翅目生物，這些生物在一塊油脂豐富的食物附近聚集，初步估算，大概有好幾百隻。小明回家問他爸媽:「為什麼螞蟻攢堆了會變出一塊肉？」。
故事二
入夜開燈，光源周圍蟲子多。

上面兩個故事告訴我們，現象的存在狀態是有原因的，邏輯很重要。
_我----是-----分--——割——線
最後答題:大爆炸後的演變過程中，大量的黑洞和物質密度極大的天體形成，這些引力「密度」極大的天體周圍（以下統稱黑洞吧，方便表達），由於引力的作用，雖然物質的其他聚集方式仍然在繼續，但宏觀上已經趨於圍繞黑洞在運作，以致後續的星系呈漩渦壯或者鬆散對稱分布（各種引力還有其他類型力的作用結果）。

當然，這個過程並不是簡單的萬有引力作用，但大體上可以這樣理解，已經可以讓大部分人理解星系中央的黑洞存在之因。應該不會出現先有雞還是先有蛋的爭論吧，畢竟那塊肉丟哪都會被膜翅目的生物找到並爬滿（手動鞠躬）

以上

為什麼隕石總會落在坑裡？

黑洞本身存在並沒有被證實，如果黑洞存在，而且黑洞產生的視界那就是一堵牆，一堵時間牆，在外界看來視界附近的時間是相對於外界的咱們是靜止的，時間無限膨脹到靜止狀態，根本任何物質無法穿越這堵牆，物質會靜止在這堵牆周圍，外面的進不去裡面的出不來。

只是越靠近星系中心的星球，質量越大。而一個天體質量大到一定限度的時候就會變成黑洞。

為啥隕石總是落到坑裡？

不要在電影裡面學物理，本人物理系學渣。黑洞是上一代星系的屍體，物質是宇宙中自然產生的政反物質對，由於黑洞的巨大引力，會把反物質吸收，正物質噴發，噴發出來的正物質（氫）形成的新的星系裡的恆星，等黑洞吸收反物質最後被消耗光了，星系就停止生長了。行星、塵埃等則是死去的恆星（氫）坍塌形成的各種元素。So， we are all stardust.

a@簡單就好ma 安嗎 ^_^^ ^，_^"
=(節wdw

為什麼每顆隕石都恰好落在坑裡？

誰家不都得有個門

本神經寫一個近乎玄學的
從智慧生命改造自然的角度看的解答
切莫當真不滿意的可以舉報

宇宙的根本法則是什麼呢
沒人知道

本神經姑且博君一笑
是
經濟最優原則：
光沿直線傳播
三維最佳封閉外形——同體積最小表面積的是球
可是這有什麼意義呢
答案是時間
宇宙根本法則——最短時間內完成最多的變數就是最大的利益
而黑洞的意義不言而喻

對應佛學的說法
銀河系樣規模
可能只是個小世界
四天王天的黑洞就是須彌山的山腳了
想想你們看過的《星際穿越》
「五維」世界之外觀察庫珀的未來人類

操縱黑洞可能真的不算什麼

之所以有些星系沒有黑洞
可能
只是那裡的最高文明還沒有
進化到操縱恆星密集坍縮並
住在裡面的程度
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我真的
不是民科

大概是因為
大型黑洞的周圍會形成星系？
（逃

你告訴我如果沒有巨型黑洞，誰來吸引這麼多恆星繞著銀河中心轉？？？

為什麼每顆隕石都恰好落在坑裡？

基本都是黑洞，或者成為黑洞的過程，例如太陽。而我們不過在太陽成為黑洞的過程中的一個簡短時間段上的一截產物罷了，如果從宇宙正常的角度看，我們才是不正常的。

你這麼一說我怎麼就想起太極了呢？難道古代中國人知道銀河系長什麼樣子嗎？