在絢麗的宇宙舞臺上，星河璀璨，充滿了各種奇異而神秘的天體。除了那些耀眼的星辰、夢幻般的星雲，以及行星等我們肉眼可見的星體外，還有些深藏不露的物質形態。我們現在談論的不是那些難以用肉眼察覺的冷凝氣體和塵粒，也非那些黯淡無光的褐矮星，而是一個大家耳熟能詳的奇觀——黑洞。

在先前的篇幅中，我們曾探討過品質堪比整個宇宙的超級黑洞，在類星體TON618的心臟，我們發現了一個巨無霸——質量高達660億個太陽的黑洞。那麼，在這片廣闊的宇宙海洋中，是否也存在著最微小的黑洞呢？它的分量又如何？

如何測量星系中的黑洞品質？

我們對黑洞的探索，已經從純理論層面跨越到了實際觀測。不久前，我們尚只能在紙上談兵地討論黑洞，而如今，我們已經能夠捕捉到M87星系中心黑洞的身影。這個黑洞的品質，高達65億個太陽的品質！那麼，在我們自己的銀河系中，又如何呢？

當我們將世界上最大的射電望遠鏡對準位於銀河系核心的“暗影”塵土飛揚的區域時，所見之景如上圖所示。在人馬座A*，這個狹小而特殊的空間裡，潛藏著一個光亮的射電源。看似平淡無奇，但仔細觀察會發現，周邊的恆星正以極高的速度圍繞此點進行旋轉，根據它們運行的軌跡，我們藉助萬有引力定律不難推算出，這個核心物體的質量達到了400萬個太陽的品質，並且它不發光。這不僅證明了我們銀河系中心存在一個超大品質的黑洞，也揭示了我們如何確定黑洞的品質。

曾經有朋友問起，是否每個星系中心都藏匿著黑洞？實際上，我們目前有充分的理由相信，大多數星系的核心都盤踞著超大品質的黑洞，其中許多的品質都遠超我們銀河系中心的龐然大物。上文中提到的660億倍太陽品質的黑洞，肯定不是宇宙的極限。

據估計，目前已知的最大星系IC 1101中的黑洞尚未得到確認，其品質可能在400億到1000億倍太陽質量之間！

目前，超大品質黑洞被認為是由數百萬個古老的大品質恆星的殘骸融合而成。

那麼，一個普通的黑洞，是如何形成的？

當我們凝視一顆年輕的星團時，那些體積最大、品質最高、光度最亮的恆星總是最搶眼的。人們可能會本能地認為，這些體積和品質巨大的恆星，因為燃料充足，壽命會更長。然而，直覺往往會誤導我們。

像O型和B型的大品質恆星，它們的品質是太陽的幾十倍甚至數百倍。但它們的燃料消耗速度極快，在數百萬年甚至數十萬年的時間內，它們的核心燃料就會耗盡。而我們的太陽，預計可以燃燒120億年左右，這其中的差距顯而易見！在大品質恆星生命的終點，它們往往會以II型超新星的形式爆炸，核心则会塌缩成中子星或黑洞。

在整個恆星的生命過程中，引力不斷壓縮它，試圖將其摧毀。而發生在恆星核心的核聚變，產生的輻射壓力則與引力抗衡，維持恆星的穩定。一旦核心的核聚變停止，引力便會佔據上風，導致核心塌縮。此時，原子間的簡並壓（即泡利不相容原理）成了抵抗引力的力量。

對於類太陽恆星（甚至是質量達到太陽四倍的恆星）來說，當核聚變終止時，它們的核心會收縮至地球大小，形成一顆白矮星。但它們不會進一步縮小，此時，是原子支撐起了整個恆星。

然而，電子間的簡並壓力並非牢不可破。一顆質量超過太陽四倍的恆星，在超新星爆炸中，其核心會塌縮至原子級別，然後將原子“壓碎”，將電子推入原子核並與質子結合，形成一個由中子主導的天體，即中子星。

中子星的品質與太陽相當，但體積卻只有幾公里直徑。隨著恆星核心質量的差異，遺留下的中子星品質也會有所不同。如果中子星的質量超過了太陽的三倍，中子就會被引力所屈服，被壓縮成體積無限小、空間曲率無限大的天體——黑洞。

那麼，已知的最小黑洞是什麼？

IGR J17091-3624：這是一個雙星系統中的黑洞，我們能夠探測到它，是因為該系統產生了強烈的恆星風。黑洞並不是直接吸入物質，而是從伴星吸積物質，並將大約95%的物質噴射進星際介質。這是一個低品質黑洞，品質約為太陽的3到10倍。

GRO J0422+32：這也是一個雙星系統，距離地球僅8500光年。有的團隊認為它是一顆中子星，品質約為太陽的2.2倍；也有人認為它的品質接近太陽的四倍。目前尚未有定論。

XTE J1650-500：最初官方宣稱其品質為3.8個太陽，後來經過重新評估，品質接近太陽的五倍。這也是一個雙星系統，黑洞穩定地從吸積盤發射X射線。通常，科學家根據黑洞周圍發出的輻射與黑洞質量的關係來確定遙遠黑洞的品質。

無論是2.5倍、2.7倍、3.0倍還是3.2倍太陽品質，對於黑洞來說，質量已經非常小。你可能會認為這是黑洞可能存在的最小品質。但實際上，還有三種可能性！

總結來說，就黑洞而言，沒有最小只有更小。

中子星-中子星合併！

兩個中子星的合併過程會創造出宇宙中大多數重元素，如黃金。在宇宙中，中子星的數量遠超黑洞。儘管兩顆中子星的碰撞相對罕見，在每個星系中大約每10000到10萬年發生一次，但考慮到宇宙已有138億年的歷史，擁有近1萬億個星系，中子星的合併在宇宙中是相當普遍的。

很可能，當兩顆中子星相撞時，即使它們的質量沒有超過形成黑洞的門檻，也有可能在超新星爆發后留下一個黑洞。據估計，在我們銀河系中已經發生了大約10萬到100萬次中子星合併。因此，我們有希望在銀河系內部找到一個約2倍太陽品質的黑洞。

此外，黑洞會隨時間流失品質！

由於量子波動存在於真空中，無論是在黑洞內部、外部還是在視界上，都會出現粒子-反粒子的波動，這些粒子在真空中短暫出現隨即消失，以保持能量守恆。如果有一個虛粒子波動落入黑洞，另一個粒子會帶走能量，變成實粒子逃逸。儘管這一過程極其緩慢，但黑洞還是會因霍金輻射而緩慢蒸發。

我們得知，這種輻射並非來自黑洞噴射的粒子或反粒子流，而是來自一些能量極低、幾乎恆定的黑體輻射通量。

在漫長的時間尺度上，比如10的68次方或10的69次方年，一些品質最低的黑洞會逐漸失去品質，最終徹底蒸發。

因此，如果你在尋找一個品質更小的黑洞，這個願望很容易實現，因為有些黑洞已經在消失的過程中。過去，人們曾設想過微型黑洞（量子黑洞）的存在。接下來，讓我們探討一下。

宇宙可能誕生時就存在微型黑洞？

微型黑洞的概念可以追溯到20世紀70年代，這是一個富有創意的想法，但事實證明這不可能發生。事情是這樣的：宇宙原本是一個熾熱、密集、均勻且快速膨脹的狀態。如果一個極小區域的密度比平均密度高出68%，那麼這個區域會自然坍縮成一個黑洞。如果宇宙一開始就有許多這樣的小區域，我們可能會得到一個充滿微型黑洞的宇宙。

但通過測量早期宇宙的密度波動，即微波輻射的波動，以及密度波動如何隨尺度變化，我們發現最大的波動並沒有高出平均水準68%，而只比平均水準高出0.003%。隨著觀察尺度的縮小，波動也隨之變小，所以微型黑洞是不可能存在的。

以上就是關於宇宙中最小黑洞的故事，從已知的黑洞到尚未發現的黑洞，再到那些需要我們等待的黑洞！