为什么说超大质量黑洞在理论上不该存在

今年，科学家向我们展示了银河系中心超大质量黑洞的照片它距离我们大约27000光年，质量是太阳的400万倍可是，它的质量实际上处于超大质量黑洞的低端，有些黑洞的质量是几十亿个太阳的质量但问题是，现有理论中不应该存在超大质量黑洞

首先，我们需要准确理解超大质量的含义根据它们的质量，黑洞可分为三类:恒星质量黑洞，其质量约为太阳的几十倍，中等质量黑洞，质量是太阳的1到10万倍，最后是超大质量黑洞，质量是太阳的十万到几十亿倍一般来说，我们会在星系中心发现这些超大质量黑洞

我们自己的银河系有一个质量约为400万太阳质量的黑洞我们知道它的存在已经有一段时间了，主要是因为它影响了附近恒星的运动，这些恒星也帮助我们计算了它的质量虽然这个超大质量黑洞有400万个太阳的质量，但它的直径最多相当于水星的轨道它的直径只能容纳17个太阳，比大多数活跃的巨行星都要小可是宇宙的年龄并不足以让任何一个恒星质量的黑洞成为超大质量黑洞，那么它们是如何存在的呢

首先，我们需要了解恒星黑洞是如何形成的在活跃的恒星内部，有一种非常微妙的平衡在起作用，这种平衡被称为流体静力平衡地核向外的辐射压力阻止了重力向内坍缩在恒星生命的末期，核燃料耗尽，辐射压力停止如果恒星足够大，核心会坍缩成黑洞，在坍缩过程中释放出巨大的能量，将其余部分吹成超新星于是只有核心变成了黑洞，约占整个恒星质量的10%到15%，这就限制了黑洞形成时的质量

来自恒星内核的向外辐射压力不仅克服了引力，还将恒星表面的粒子推向太空，我们称之为星风恒星的质量越大，其核心就越热，这意味着辐射压力越大，发射的粒子就越多如果一颗恒星的质量足够大，那么这颗恒星的风就会强大到恒星的质量会显著下降，这就是所谓的爱丁顿极限如果一颗恒星试图形成更大的质量，那么这颗恒星的质量就会减少到那个极限我们估计它大约有130个太阳质量如果核心最多只有那个质量的15%，那么它最终形成的黑洞只有20个太阳质量左右

这个20个太阳质量的极限只适用于恒星质量黑洞的形成，但恒星通常形成于双星系统，有时甚至是三星系统如果双星系统中的两颗恒星都处于质量上限，它们都将成为黑洞如果我们给它们足够的时间，它们会发出引力波，导致它们的轨道越来越近，最终相互融合给更多的时间，那些更大的合并黑洞可以找到彼此并再次合并根据我们的估计，黑洞存在的时间足以让这个过程达到大约200个太阳质量的最大值

可是，即使合并，宇宙也没有足够的时间制造一个超过200个太阳质量的黑洞，更不用说任何超大质量黑洞了要制造超大质量黑洞，我们需要从一颗质量是几万个太阳的恒星开始我们需要这颗恒星存在于宇宙中不存在的恒星时期

早期宇宙是一个非常不同的地方在恒星和星系出现之前，宇宙是非常均匀的但它并不是完全均匀的，这些轻微的不均匀性最终会变成充满星系的超级星团假设物质在特定的地方坍缩得如此之快，以至于跳过核聚变，立即变成一个微小的黑洞这个黑洞被物质包围着，物质会落入其中，导致黑洞成长这种持续的坍缩会释放出大量的能量，但周围物质的引力是如此之大，可以像恒星一样达到流体静力平衡

它将是一颗准恒星，但更恰当的名字是黑洞星并不是核聚变产生的向外压力，而是物质落入黑洞，而这个类恒星体的核心将是黑洞爱丁顿极限此时并不适用，因为它假设大部分空间是空的，允许粒子逃逸但在早期宇宙中，这颗准恒星被物质包围，但其密度略低于恒星本身星风中发出的任何粒子都会被周围的物质所补偿伴随着时间的推移，周围的物质会落入黑洞届时，黑洞将至少增长到一千个太阳质量，也可能达到数万个太阳质量

伴随着时间的推移，这些中等质量的黑洞会积累更多的物质，偶尔会发现并相互融合，最终成为我们今天在星系中心看到的超大质量黑洞可是，没有证据支持这一切按照现在的物理学，黑洞星只是对超大质量黑洞起源的一种猜测我们甚至还没有对第一代真正的恒星进行过确认的观测，更不用说这些假设的恒星了

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