在众多的世界花园中，最重的黑洞是由种子长成的。这些种子从它们所耗费的气体和尘土中获得养分，或许经过与其他密度大的物体交融而生长，它们的巨细和分量构成了星系的中心，比方咱们的银河系。但与植物范畴不同的是，巨型黑洞的种子必定也是黑洞，至今还没有人发现这些种子。
一种观念以为，超大质量黑洞——相当于数十万到数十亿个太阳的质量——是由一个从未被观测到的较小的黑洞集体开展而来的。这个难以捉摸的集体，即“中等质量黑洞”，分量在100到10万个太阳之间。在迄今发现的数百个黑洞中，有许多是相对较小的黑洞，但在中等质量范围的“沙漠”中没有一个是承认的。
科学家们正运用美国国家航空航天局(NASA)和其他地理台的强壮太空望远镜，追寻契合这些奇特实体所描绘的悠远物体。他们现已发现了几十个或许的候选者，而且正在尽力承认它们是黑洞，但即便它们真的存在，这也敞开了一个全新的疑团:中等质量黑洞是怎么构成的?
图解：坐落M87中心的超大质量黑洞，推估质量达太阳的数十亿倍。这是人类史上第一张直接对黑洞观测的地理印象，由事情视界望远镜所拍照，发表于2019年4月10日。
“什么是诱人的,为什么人类花了这么多时刻企图找到这些中等质量的黑洞,由于它提醒了发生在前期世界中的进程，以及咱们还未想到的，残留黑洞的质量是多少,新的黑洞构成机制是什么,”菲奥娜·哈里森说,她是帕萨迪纳市加州理工学院的物理学教授,也是美国宇航局NuSTAR使命的首席查询员。
黑洞的类型
1-100倍太阳质量=恒星质量
100到10万个太阳质量=中等质量黑洞
10万到数十亿太阳质量=超大质量黑洞
黑洞101
黑洞是太空中密度极高的物体，光线无法从中逃逸，当物质落入黑洞时，它没有出路。黑洞吃得越多，它的质量和巨细就越大。
最小的黑洞被称为“恒星质量”，其质量是太阳质量的1到100倍，它们是恒星在被称为超新星的剧烈爆破过程中构成的。
另一方面，超大质量黑洞是大型星系的中心锚点——例如，咱们的太阳和银河系中一切其他恒星都围绕着一个名为人马座A*的黑洞运转，它的质量约为410万个太阳质量。一个更重的黑洞——质量高达65亿个太阳——是梅西耶87星系(M87)的中心。M87的超大质量黑洞呈现在视界望远镜的闻名图画中，初次显现了一个黑洞及其“影子”。这种暗影是由黑洞的不归路——视界，以其强壮的引力曲折和捕获光线而构成的。
超大质量黑洞的周围往往有被称为“吸积盘”的物质盘，这些物质盘是由极热的高能粒子组成，当它们接近黑洞的不回来区——视界时，就会宣告亮堂的光。那些由于吃了许多而使圆盘发光的星系被称为“活动星系核”。
图解：大麦哲伦云面前的黑洞（中心）的模仿视图。请留意引力透镜效应，然后发生两个扩大，以星云最高处歪曲的视界。银河系星盘呈现在顶部，歪曲成一个弧形。
发明黑洞所需求的物质密度令人难以置信，要制作出一个质量是太阳质量50倍的黑洞，你有必要把相当于50个太阳的物质塞进一个直径不到200英里(300公里)的球里。但就M87的中心部分而言，它就像是65亿个太阳被压缩成一个比冥王星轨迹宽一点的球，在这两种情况下，密度是如此之高，以至于原始物质有必要坍缩成一个奇点——时空结构的一个裂口。
黑洞来源之谜的关键在于它们生长速度的物理极限，即便是星系中心的巨型怪物，在它们张狂的进食上也有约束，由于来自活动视界邻近加快的热粒子的高能辐射会把必定数量的物质推回去。例如，经过吞噬周围的物质，一个低质量黑洞或许只能在3000万年后将其质量增加一倍。
“假如你从一个50倍太阳质量的质量初步，你底子不或许在10亿年里把它增加到10亿倍太阳质量，”来自史密森天体物理地理台、剑桥大学、曼彻斯特大学和莫斯科州立大学的天体物理学家Igor Chilingarian说，可是，“正如咱们所知，在世界构成后不到10亿年就存在了超大质量黑洞。”
图解 :这个艺术家的设想描绘了一个已知的最原始的超大质量黑洞(中心黑点)，坐落一个年青的、恒星丰厚的星系的中心。
怎么制作一个看不见的黑洞
在世界前史的前期，中等质量黑洞的种子或许是由大而稠密的气体云崩塌或超新星爆破构成的。世界中第一批爆破的恒星的外层是纯氢和纯氦，而较重的元素则会集在中心，这是一个比爆破的现代恒星更大的黑洞的配方，现代恒星的外层被重元素“污染”，因而经过恒星风失去了更多的质量。
“在世界前期,假如咱们用100倍太阳质量构成黑洞，其间一些应该兼并在一起,但基本上就应该发生一系列的质量,然后它们中的一些应该依然存在,”马里兰州绿洲NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家Tod Strohmayer说,“那么，假如它们真的构成了，它们在哪里呢?”
图解：艺术家笔下的黑洞。
美国国家科学基金会(National Science Foundation)的激光干与引力波观测站LIGO供给了一条阐明中等质量黑洞或许依然存在的头绪，该观测站是加州理工学院(Caltech)和麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的协作项目。LIGO勘探器与坐落意大利的一家名为Virgo的欧洲组织协作，正在经过时空涟漪(引力波)发现许多不同的黑洞兼并现象。
2016年，LIGO宣告了曩昔半个世纪最重要的科学发现之一:第一个引力波勘探。具体来说，坐落路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的勘探器捕捉到了两个黑洞兼并的信号，这些黑洞的质量分别是太阳质量的29倍和36倍，这让科学家们感到惊奇。尽管从技能上讲，它们还不是中等质量，但它们大得足以让人侧目。
有或许一切中等质量的黑洞都现已交融在一起了，可是这项技能还没有被调整好来定位它们。
图解：一个名为ESO 243-49的星系，是一个名为HLX-1的极端亮堂的天体的家乡。图中圈出的HLX-1是科学家发现的中等质量黑洞中最有或许存在的比如。
所以，它们在哪儿？
在中等质量的沙漠中寻觅黑洞是困难的，由于黑洞自身不发光。不过，科学家可经过先进的望远镜和其他仪器来寻觅特定的信号，例如，由于物质进入黑洞的活动不是稳定的，物质的团块性会导致环境中光输出的某些改变，这样的改变在较小的黑洞中比在较大的黑洞中更简单查询到。
“在一个小时的时刻尺度上，你能够直接进行观测活动，而关于经典的活动星系核，需求几个月的时刻，”Chilingarian说。
最有期望的中等质量黑洞候选者被称为HLX-1，其质量大约是太阳的2万倍。HLX-1代表“超光x射线源1”，它的能量输出比类太阳恒星高许多。2009年，澳大利亚地理学家肖恩·法雷尔运用欧洲航天局的xmm -牛顿x射线太空望远镜发现了它。2012年，美国国家航空航天局(NASA)的哈勃望远镜(Hubble)和斯威夫特太空望远镜(Swift space telescope)进行的一项研讨发现，有痕迹标明有一群年青的蓝色恒星围绕着这颗天体运转。它从前或许是一个被大星系ESO 243-49吞噬的矮星系的中心。哈里森说，许多科学家以为HLX-1是一个已被证明的中等质量黑洞。
图解：质量达太阳10倍的黑洞之电脑模仿图
“它宣告的x射线的色彩，以及它的行为方法，与黑洞十分相似，”哈里森说，“许多人，包含我的团队，都有程序来查找相似HLX-1的东西，但迄今为止没有一个是共同的，但打猎还在持续。”
不太亮的或许是中等质量黑洞的物体被称为超铝x射线源，简称ULXs，闪耀不定的ULX被称为NGC 5408 X-1，这对寻觅中等质量黑洞的科学家来说特别风趣。可是，美国宇航局的NuSTAR和钱德拉x射线地理台发现，许多ULX天体并不是黑洞，而是脉冲星，脉冲星是一种密度极高的恒星残余物，它们的脉冲就像灯塔相同。
M82 X-1是M82星系中最亮的x射线源，它是另一个十分亮的天体，好像在与中等质量黑洞共同的时刻尺度上闪耀。这些亮度的改变与黑洞的质量有关，是由接近吸积盘内部区域的轨迹物质引起的。2014年的一项研讨查询了x射线的特定改变，并估量M82 X-1的质量约为400个太阳。科学家们运用美国宇航局的罗西x射线守时勘探卫星(RXTE)的档案数据来研讨这些x射线的亮度改变。
图解：黑洞在银河系中心扯开星际云的印象
科学家们研讨了一个更大的或许的中等质量黑洞群。在2018年，Chilingarian和他的搭档经过从头剖析来自斯隆数字天空查询的光学数据，并将开始的预期与来自Chandra和XMM -Newton的x射线数据进行匹配，描绘了10个候选样本，他们现在在智利和亚利桑那州持续运用地上望远镜。西班牙空间科学研讨所(Institute for Space Sciences)的马尔·梅兹夸(Mar Mezcua)在2018年进行了一项独自的研讨，也运用了Chandra的数据，发现矮星系中有40个正在生长的黑洞，它们或许处于那个特别的中等质量范围。可是Mezcua和他的协作者以为这些黑洞开始是在巨大的崩塌云中构成的，而不是在恒星爆破中构成的。
图解：这幅由欧洲南边地理台的超大望远镜拍照的图画显现了NGC1313星系的中心区域，这个星系是超铝x射线源NCG1313X-1的所在地，地理学家现在现已承认它是中等质量黑洞的候选者。NGC1313横跨5万光年，坐落南边的网罟座，距银河系约1400万光年。
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矮星系是值得持续研讨的风趣当地，由于从理论上讲，较小的恒星体系能够包容质量远低于咱们这样的大星系中心的黑洞。
出于相同的原因，科学家们也在寻觅球状星团——坐落银河系和其他星系外围的球状恒星集合点。
“在那样的星系里，或许有像那样的黑洞，可是假如它们没有吸积许多物质，或许很难看到它们，”Strohmayer说。
中等质量黑洞的查找者们热切地等待着NASA的詹姆斯·韦伯太空望远镜的发射，这台望远镜将回溯到第一批星系的初步。韦伯将协助地理学家弄清楚哪个先呈现——星系仍是它的中心黑洞——以及这个黑洞是怎么构成的。与x射线观测相结合，韦伯的红外数据将对承认一些最陈旧的黑洞候选者很重要。
俄罗斯宇航局Roscosmos本年7月发射的另一种新东西叫做Spectrum X-Gamma，这是一种用x射线扫描天空的航天器，它带着的仪器带有由NASA马歇尔太空飞行中心(坐落阿拉巴马州亨茨维尔市)开发和制作的镜子。来自LIGO-Virgo协作项目的引力波信息和欧洲航天局方案中的激光干与仪太空天线(LISA)使命也都将有助于查找作业。
除了现有的仪器和技能，这批新仪器和技能将协助地理学家持续在世界花园中寻觅黑洞和相似咱们的星系的种子。
参考资料
1.WJ百科全书
2.地理学名词
3. Tycho- nasa
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