宇宙最大黑洞：從極微到無垠的規模比較

黑洞為何可以無限長大？

和行星、恆星不同，黑洞並沒有一個固定的最大尺寸上限。只要有物質或另一個黑洞掉進去，它就會變得更大。增長有兩種主要方式：吞噬周圍物質（吸積）或和別的黑洞合併。雖然理論上可以一直長下去，但實際上要達到天文級的大質量，需要特定條件與足夠時間。

從極小可能存在的「原初黑洞」說起

宇宙早期非常密集且能量高，如果某處的密度比鄰近區域稍高，就可能直接形成微小黑洞（原初黑洞）。若存在，最小的原初黑洞質量可能只有約一兆公斤（相當於一座大山），但體積不會超過質子大小。若有地球質量的原初黑洞，尺寸也只相當於一枚硬幣——因此極難發現。目前還沒有確鑿觀測證據，但若存在，它們可能與暗物質的某些現象有關。

恆星級黑洞：從幾倍太陽到幾十倍太陽

我們確定存在的黑洞通常起源於恆星死亡或劇烈合併。最常見的是恆星塌縮成的「恆星級黑洞」。例子包括已知最小的黑洞之一，約2.7倍太陽質量，直徑大約16公里——這個尺寸足以覆蓋整個巴黎市區。另一個有趣例子是V723 Mon：一顆半徑比太陽大24倍、直徑約3千萬公里的紅巨星，竟然圍繞著一個直徑僅17.2公里的黑洞旋轉，反差極大。

還有像M33 X-7這類的系統，質量約15.65倍太陽，正在把一顆70倍太陽質量的恆星啃食。被吸入的物質在落入黑洞前摩擦加熱，亮度高到相當於50萬顆太陽，卻只來自一個相對小質量的黑洞。

合併與探測：中等質量黑洞出現了嗎？

當兩個黑洞合併時，可以產生比原本更重的新黑洞。近年透過引力波探測器（例如LIGO）發現了幾個大質量黑洞合併事件，其中一個形成了約142倍太陽質量的新黑洞，大小相當於德國的面積。天文界發現了一個有趣的「質量縫隙」：在大約150倍太陽質量附近有一段相對缺少黑洞的範圍，直到突然出現質量大得多、相差數百萬倍的超大黑洞。這提示除了吃星星和合併外，還可能有其他形成機制。

早期宇宙與「類恆星」／準星形成超大黑洞的可能

為了解釋極早期就出現的大質量黑洞，有一個想法是：宇宙早期可能出現極為巨大的恆星雛形（有時稱為準恆星或類恆星）。這些體積和質量都是今天已知恆星的數千倍甚至更多，其核心可能在形成過程中直接崩塌成黑洞，這樣一來黑洞一出現就已經很大，並能在接下來的幾百萬年內繼續吞噬周圍物質，迅速成為超大質量黑洞的種子。

超大質量與超巨型黑洞：銀河中心的霸主

大多數大型銀河中央都藏有超大質量黑洞（質量從百萬到數十億倍太陽不等）。我們銀河中心的黑洞「人馬座A*」質量約四百萬倍太陽，平時相對安靜，但可以透過附近恆星的運動推斷其存在。另一些更誇張的例子：M87中心的黑洞約有65億倍太陽，是第一個拍到陰影的黑洞；還有個別銀河中心的黑洞質量可達數十億、甚至數十倍億太陽。

最極端的例子像TON 618，估計有約660億倍太陽質量，亮度極高（可比上萬星系總和），是目前觀測到的候選中最大之一。如此龐大的黑洞，其事件視界尺度可以容納好幾個太陽系並排。

我們如何知道黑洞的大小？不確定性從何而來？

黑洞不可直接觀察，我們只看它對周圍物質或恆星的重力影響，或看吸積盤與噴流的光和引力波。用恆星軌道或物質運動可以估出質量（類似用開普勒定律），再用愛因斯坦或史瓦西半徑公式換算出一個代表性的“大小”。問題是這些推算有多處假設：例如常用的公式假定黑洞是完美球形且不自轉，但實際黑洞往往在旋轉，這會改變事件視界的形狀與大小。因此不同方法會有不一樣的誤差範圍，尤其是對極大或極小質量的估計。

總結：從微粒到巨獸，黑洞的尺度跨越難以想像的範圍

黑洞可能有從質子大小到包覆整個銀河核心的尺度，形成途徑也多種多樣：早期密度波動可能產下微小黑洞，恆星塌縮與合併形成常見的恆星級黑洞，早期巨大恆星或準恆星可能種下超大質量黑洞的根，而銀河中心的超巨型黑洞則透過長期吞噬與合併成長至今日的龐然大物。觀測上的限制與假設讓我們對具體數字仍抱有不確定性，但整體輪廓已逐漸清晰：黑洞既可極小，也可極大，宇宙的尺度因此顯得更為壯闊與奇妙。