又发现一个超级黑洞，质量是太阳的363亿倍！如何形成的？

黑洞由于不发光也不反射光，很难用常规手段观测到，是宇宙中最神秘的天体之一。通常只有那些存在显著吸积活动或者可以产生引力透镜等强引力效应的黑洞，容易被观测到。

天鹅座X-1是首个被人类确认为是黑洞的天体，它是一个位于银河系内的恒星级黑洞，质量约为14倍太阳质量，发现于1964年。自那以后，人类在银河系及其他星系中陆续又发现了许多黑洞。其中质量最小的仅为太阳质量的数倍，质量最大的达到太阳质量的几百亿甚至上千亿倍。

在距离地球大约50亿光年远的地方，有一个名为“宇宙马蹄铁”的星系。之所以叫这个名字，是因为其质量极其庞大，是人类发现的已知质量最大的星系之一，其强大的引力扭曲了背景星系的光线，使其看起来像是一个马蹄铁的形状。此前科学家就已经确认该星系中心存在一个超大质量黑洞，可是由于该黑洞无显著吸积活动，因此一直未能获得其质量数据。

近期，一个由英国和巴西天文学家组成的研究团队，通过恒星动力学方法以及分析该黑洞所产生的引力透镜效应，成功测出该黑洞的质量大约是太阳质量的363亿倍。这是人类首次通过纯引力效应测得休眠黑洞的质量，相关研究成果已发表在英国科学期刊《皇家天文学会月刊》上。

银河系中心的那个黑洞“人马座A*”，其质量约为430万倍太阳质量，比某些小型星系还大，而“宇宙马蹄铁”星系中心的那个黑洞是银河系中心黑洞质量的8000多倍。如此庞大的质量，已足够使其跻身人类已知质量最大黑洞排行榜前10名中。

黑洞按质量大小通常分为恒星级黑洞、中等质量黑洞、超大质量黑洞三类。其中，恒星级黑洞的质量一般在3倍太阳质量到100倍太阳质量之间，超大质量黑洞的质量至少在10万倍太阳质量以上，中等质量黑洞的质量介于前两者之间。

科学家发现所有大型星系中心都存在超大质量黑洞，这表明黑洞对星系的形成和演化起着至关重要的作用。目前人类在宇宙中已经发现了许多超大质量黑洞，其中有的已经陷入休眠状态，有的则正在疯狂的吞噬周围的物质，并爆发出了极为耀眼的光芒。

在天文学家发现的这些超大质量黑洞中，目前公认已知质量最大的黑洞是TON 618。尽管此前曾有报道称科学家发现质量高达上千亿倍太阳质量的黑洞，但通过更精确的测量数据修正后，发现其根本没有TON 618大。

黑洞TON 618的质量大约是太阳质量的660亿倍。该黑洞的质量通过多种方法联合测量得出，且被多次独立验证，质量数据较为准确。观测发现，该黑洞存在显著的吸积活动，正在疯狂进食，也就是说，其实际质量可能比我们现在观察到的大得多。之所以这样说，是因为该黑洞距离我们大约104亿光年，极为遥远，我们现在看到的只是其100多亿年前的样子。

那么这种动辄几十上百亿倍太阳质量的超级黑洞是怎么形成的呢？

黑洞是物质在引力作用下发生坍缩后，在时空中所形成的奇点。黑洞不仅可以靠吞噬物质不断成长，同时它们之间也可以发生合并。恒星级黑洞大多是质量大于20倍太阳质量的恒星，演化到生命末期，核心经引力坍缩形成；恒星级黑洞不断吸积以及合并，最终将成长为中等质量黑洞；中等质量黑洞不断吸积合并，将成长为超大质量黑洞。这一过程，看起来十分自然合理。

然而，科学家发现部分超大质量黑洞在宇宙刚刚诞生数亿年后就已经存在，有些质量还是太阳的上亿倍，如果仅靠吸积合并，就算早期宇宙物质平均密度很大，诞生大质量恒星形成黑洞的频率更高，也更利于黑洞快速吸积成长，但短短数亿年时间里要从恒星级黑洞成长到超大质量黑洞，理论上来说根本没有可能。因此，超大质量黑洞必然还有其它的形成方式。

科学家推测，部分中等质量黑洞可能是在宇宙早期高密度物质环境下，由气体云直接坍缩形成，跳过了恒星这一环节。这部分快速形成的中等质量黑洞可作为“种子”黑洞，进一步加快吸积过程，并发生合并，从而能够在较短时间内形成超大质量黑洞。