星系中都有黑洞？

如果要從宇宙結(jié)構(gòu)開(kāi)始給人類(lèi)做一個(gè)定位，那人類(lèi)所在的地球是在太陽(yáng)系當(dāng)中，而太陽(yáng)系其實(shí)是在銀河系當(dāng)中。在銀河系當(dāng)中，類(lèi)似于太陽(yáng)這樣的恒星大概有1500億~4000億顆。

而銀河系呢？銀河系中心有一個(gè)400萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞，它是在本星系群當(dāng)中。在本星系群當(dāng)中，類(lèi)似于銀河系這么大的星系有幾十個(gè)，其中仙女座星系是最大的，銀河系其次。

在仙女座星系中心，也潛伏著一個(gè)巨大質(zhì)量的黑洞，這個(gè)黑洞的質(zhì)量達(dá)到了1億倍太陽(yáng)質(zhì)量。其實(shí)不僅僅是銀河系和仙女座星系，實(shí)際上宇宙中大多數(shù)星系都是有黑洞的，而且有的還不止有一個(gè)黑洞，還有可能是2個(gè)。那為什么會(huì)這樣呢？

星系的形成

宇宙中的宇宙結(jié)構(gòu)形成的機(jī)理都是不大相同的。首先，按照目前的主流科學(xué)理論，宇宙誕生于138億年前的一次大爆炸。大爆炸之后，環(huán)境溫度極其高，宇宙在極短的時(shí)間內(nèi)，空間快速膨脹，溫度開(kāi)始逐漸下降。其中，內(nèi)部的高能電磁波相互碰撞，產(chǎn)生正反實(shí)物粒子。

每十億對(duì)正反實(shí)物粒子又會(huì)發(fā)生湮滅成電磁波，只留下一個(gè)正物質(zhì)粒子。宇宙大爆炸之后38萬(wàn)年，宇宙的溫度降到了3000度左右，這時(shí)候原子結(jié)構(gòu)得以形成。早期的宇宙形成了氫原子和氦原子，但并不是說(shuō)沒(méi)有形成其他原子結(jié)構(gòu)，只是因?yàn)椴粔蚍€(wěn)定，又分裂成了氦原子。

后來(lái)，宇宙大爆炸2億年前后，宇宙的一些地方，星云物質(zhì)發(fā)生了引力坍縮，在引力的作用下，逐漸形成了恒星系。

我們所在的太陽(yáng)系其實(shí)就是通過(guò)類(lèi)似的過(guò)程形成的，只不過(guò)太陽(yáng)系是在46億年前發(fā)生的。

也就是說(shuō)，早期的宇宙就出現(xiàn)了恒星。至于星系的起源，一直以來(lái)都是天文學(xué)家比較頭疼的一個(gè)問(wèn)題。一開(kāi)始，很多人認(rèn)為星系的起源類(lèi)似于恒星系的起源。但是，他們后來(lái)發(fā)現(xiàn)，星系的中心物質(zhì)密度高，越往外，物質(zhì)密度就越低。但是恒星系并非如此，恒星的物質(zhì)密度并不是隨著距離中心越遠(yuǎn)而越低，而是隨著距離中心越遠(yuǎn)，物質(zhì)密度先逐漸變高，再逐漸變低。

因此，星系必然不是和恒星系一樣的起源。按照目前的主流看法，星系的形成類(lèi)似于貪吃蛇游戲。為什么這么說(shuō)呢？

最早的星系應(yīng)該是幾個(gè)恒星系構(gòu)成，規(guī)模都相對(duì)較小。后來(lái)，星系之間在引力的作用下開(kāi)始合并，大的吃小的，越吃越大。

如今的星系其實(shí)都是這樣吃出來(lái)的。我們舉個(gè)例子，銀河系其實(shí)有許多衛(wèi)星星系，這當(dāng)中就有一些星系在和銀河系交匯時(shí)，會(huì)被剝落一部分下來(lái)，并入到銀河系當(dāng)中。比如：人馬座矮橢球星系。

不僅是銀河系在吃周?chē)男窍?，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)銀河系很可能在40億年后還會(huì)被仙女座星系吃掉。而且在未來(lái)，整個(gè)本星系群的幾十個(gè)星系最終會(huì)在引力的作用下合并成一個(gè)巨大的星系。

為什么大多數(shù)星系中心都會(huì)有黑洞？

星系在合并的過(guò)程中，隨著規(guī)模的擴(kuò)大，中心物質(zhì)密度進(jìn)一步的加劇。由于距離足夠近，因此，中心的天體就會(huì)發(fā)生相互吞噬的情況，這很容易就達(dá)到形成黑洞的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)黑洞形成時(shí)，這個(gè)黑洞還有可能把周?chē)奶祗w都吃掉，使得自身的質(zhì)量越來(lái)越大。

不僅如此，由于星系之間還會(huì)相互合并。因此，極有可能發(fā)生兩個(gè)星系中心黑洞之間的合并，這個(gè)合并會(huì)產(chǎn)生劇烈的引力波，這也是如今引力波項(xiàng)目下一個(gè)階段主要觀測(cè)的一個(gè)方向。

當(dāng)然，還有可能出現(xiàn)兩個(gè)星系側(cè)面撞到一起，在融合過(guò)程中，兩個(gè)中心黑洞都還存在的情況。

除此之外，正如上文所說(shuō)的，要產(chǎn)生黑洞，實(shí)際上就需要星系足夠大，一些矮星系由于規(guī)模太小，還沒(méi)有能夠形成中心黑洞。

不僅如此，我們知道，黑洞其實(shí)是恒星演化過(guò)程的產(chǎn)物，如果一些星系當(dāng)中有特大質(zhì)量的恒星，那么它在演化過(guò)程中極有可能產(chǎn)生黑洞，不過(guò)這個(gè)黑洞并非是特大質(zhì)量的中心黑洞。

因此，一般來(lái)說(shuō)，大的星系都會(huì)有中心黑洞，而小的星系這不會(huì)有。但是星系一般來(lái)說(shuō)都會(huì)有普通的黑洞，而且數(shù)量絕對(duì)不會(huì)少。

暗物質(zhì)

很多人認(rèn)為，正是星系中心的特大質(zhì)量黑洞，將星系的天體都牽引住，才使得星系不會(huì)解體。但實(shí)際上，這個(gè)觀點(diǎn)是有問(wèn)題的。這是因?yàn)橹魂P(guān)注了可見(jiàn)物質(zhì)的情況。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，許多大型的星系都存在著暗物質(zhì)，銀河系有，仙女座星系也有。這些暗物質(zhì)所提供的引力要遠(yuǎn)比可見(jiàn)物質(zhì)大得多。因此，真正把星系粘合在一起的并非只是星系的中心黑洞，實(shí)際上，起到更大作用的是暗物質(zhì)。