越黑越神秘的黑洞，永远对好奇的人们有著致命的吸引力。这次关於「超大质量黑洞」的
最新研究，到底有著什麽样的科学意涵？
重点提要
■黑洞的理论研究已有成果，然而科学家至今还是只能以间接的方法观测。
■最近登上《自然》的超大质量黑洞观测成果，引起了媒体的关注与社会大众的好奇。
■这项研究探讨的是黑洞质量估算法的修正，以及黑洞形成与星系演化之间的关联。
每每提到黑洞，无论是专家或一般民众，总是会眼睛一亮，因为，它很「黑」！在精神层
面，它的黑让好莱坞成就了无数佳作，满足了人们的心灵，却仍让人意犹未尽；在科学层
面，它的黑则让科学家费尽了无穷心力，却仍难掌其边，空留馀叹。既然如此空黑，那它
会不会其实是空谈一场，是否将成为科学史上，另一则科学家押错宝、行错路的故事呢？
黑洞一词及概念虽然由来已久，但其科学内涵却直到爱因斯坦提出相对论後，才得以落实
。近一个世纪以来，黑洞的理论探究早已开花结果，最有名的成果之一，便是主张「黑洞
会发光」的霍金辐射理论，这是一个将相对论与量子论整合应用成功的例子。然而在观测
方面，却仍无可拍板之铁证，每每有人问及「黑洞是否真的存在」，我总是回以「目前尚
无定论」，接著便须面对种种黑洞观测报导的挑战，而我只提醒：目前为止，尚无科学家
因「发现」黑洞而获得诺贝尔奖。何故？因为黑洞之所以名「黑」，是由於它原则上不发
光，所以看不到，而霍金辐射理论所预测的黑洞光线，至今也仍未得到观测证实，否则霍
金早就获得诺贝尔奖了。
这样的论点固然扫兴，但科学家毕竟就是有过人的毅力，能将这股永不放弃的精神，转化
为人类文明演进的原动力！史上有数不清的重大发现与突破，都是在歪打正著的情况下发
生的，而若不一直「打」的话，就永远不会「著」。因此，黑洞的研究，尤其是观测上的
验证，应该要继续下去，也会不停继续下去，直到我们获得令人信服的结果为止，无论是
肯定或是否定的。
近年的黑洞观测，最具新闻性的莫过於2011年底刊登在著名国际期刊《自然》上的一项成
果：〈在两个巨型椭圆星系中各发现一个约百亿太阳质量的黑洞〉（Two
ten-billion-solar-mass black holes at the centres of giant elliptical galaxies
）。此文引起许多媒体的报导，因为这两个黑洞约莫是文献中已发现黑洞中的最大者，质
量皆约为太阳的100亿倍！这项研究是由来自台湾、目前任教於美国加州大学柏克莱分校
的马中佩所领导的团队，经过长达四年的探索完成的。
各媒体的报导中，在在强调这是目前史上所见「最大」黑洞，然而这并不是该论文所要强
调的重点，也不是其主要的科学贡献，这点可由论文标题及全文中皆未见「最大黑洞」字
眼看出。再者，在科学观测上要主张是最大并不容易，因为每项量测数据中都潜藏著误差
，而作者们也都很负责地指出了这点，只是媒体为了提升该报导的新闻性，大多选择视而
不见。以下就让我们还原一下该论文的原貌，并看清其中真正的科学价值吧！
超大质量黑洞真正的科学意涵
黑洞目前在观测上皆不可见，所以其存在及质量都得仰赖间接的方法来估算。这些间接方
法中最直接的，是利用绕行於黑洞附近的恒星或星际云气团轨迹，来推测出黑洞的存在、
位置以及质量，就好比我们可以利用太阳系里各行星的绕日运动，来推算太阳的质量，而
在黑洞的情况，常是看到数个恒星绕著一个看不见的中心运行。
用该方法推估出来的黑洞质量，在学理上被公认是较准确的，但要看到恒星绕行黑洞的现
象，必须要累积多年的观测资料、黑洞质量要很大、且该黑洞距离我们够近等条件同时成
立，才有可能，否则根本看不出其周围的恒星有在移动。最有名的案例便是利用近20年的
观测资料，估算出在银河系中心的人马座A*位置上，有一质量约为400万太阳质量的黑洞
。
然而一般臆测，质量很大的黑洞大多存在於星系的中心，所以上述的人马座A*黑洞大概是
我们在自身所处的银河系中所能见到的唯一案例，其他的大黑洞就只能往遥远的外星系去
寻找了。
由於距离遥远，通常已无法观测到这些外星系核心处的单独恒星轨迹，但可藉由光谱仪，
透过都卜勒效应，来观测核心处不同区域的恒星群和我们之间的相对运动，也就是在观测
核心处不同区域的光谱时，会看到混杂的红移与蓝移现象，进而推估出该区域中各恒星速
率相对於总体平均速率的分散□围（velocity dispersion）。这个速率分散□围和这些
星光的光度，都会随著中心黑洞的质量以及恒星的质光比（mass-to-light ratio）而改
变，所以只要利用电脑事先模拟，产生出一个恒星群速率分散□围及其光度随黑洞质量及
恒星群质光比改变的模拟资料库，便可将观测到的资料拿来比对，推估出黑洞的质量，和
其周围恒星群的质光比。
马中佩的团队便是使用这个方法来估算黑洞的质量，得到的结果是：NGC3842星系核心的
黑洞质量在72~127亿太阳质量之间（中心值约为97亿），而NGC4889星系（即离我们很近
、著名的后发座星系团中最亮的星系）核心的黑洞质量为60~370亿太阳质量之间（中心值
约为210亿）。以上的误差□围具有68%的统计重要性（统计上称为68%的信心水准），也
就是科学家有68%的信心认为黑洞的质量是介於上述的□围内。而这些□围的下限，并没
有远大於2011年另一团队在M87星系中量测到的63亿太阳质量黑洞。
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