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黑洞，如同披着一件魔法世界中的隐身衣，从来不肯向世人露出它们的真面目。根据爱因斯坦的广义相对论，我们才得以了解黑洞所具有的一些性质。 画家笔下的黑洞-恒星系统想象图。图中右侧的黑洞从左侧伴星处吸取物质，形成了两股喷流，并且沿黑洞自转的轴线方向喷出。 直到最近几年，天文学家才陆陆续续得到了一批可靠的观测证据。根据X射线望远镜获得的数据，研究人员已经在银河系以及近邻星系中找到了数千个黑洞的蛛丝马迹，这些黑洞大部分是恒星爆发的残余，因此质量不大。对于超大质量黑洞而言，吞噬这样一颗恒星就如同珠穆朗玛峰吸纳一片小雪花。通过X射线图像，研究人员正在试图对黑洞及其周围区域进行监视，以期解开长期困扰在人们心中的疑团。莫非天文学家们已经具有了魔术般的力量，可以看清楚黑洞这个密度大得连光都无法逃脱的天体了吗？不能这么说。因为每解决一个问题，新的问题就又冒了出来。我们已经知道，宇宙中至少存在两类不同尺度的黑洞。一类是恒星级黑洞，质量为太阳的10到20倍，是大质量恒星演化末期由于引力坍缩形成的。另一类是超大质量黑洞，质量为太阳的几百万倍到几亿倍不等，在很多星系的中心都存在这种级别的黑洞。关于是否存在介于二者之间的中等尺度黑洞，人们目前还不清楚。黑洞通过吸积周围的气体、尘埃等物质可以逐渐“长大”。物质在落入黑洞之前被加热到很高的温度，发出X射线束，X射线望远镜（比如美国宇航局（NASA）的钱德拉X射线望远镜）能够捕捉到这些光线。1971年，第一颗恒星级黑洞——天鹅座X1就是用这种方法证认的。从那以后，人们又观测到了数以千记的黑洞存在的证据。2001年，科学家们还首次观测到了天鹅座X1中物质落入黑洞的真实情景。前不久在一次电话采访中，马里兰大学的天文学家克里斯多夫·雷诺兹（Christopher Reynolds）对记者说：“有许多问题亟待解决，而且往往我们解决掉一个，马上就有两个新问题蹦出来。”有一个问题已经困扰了人们好久：黑洞是如何将周围环绕的气体和尘埃吸进去的？由于角动量守恒，气体和尘埃本应该一直环绕在黑洞周围运动才对，就好像行星环绕太阳运动，不会掉到太阳上。天文学家们早就知道仅靠万有引力是不能把物质吸入黑洞的，前不久密歇根大学的天文学家乔恩·米勒（Jon Miller）领导的一个团队发现，磁场在这一过程中扮演了重要的角色。 超大质量黑洞的俯视模拟图。炽热的气体围绕事件视界作旋涡状运动，蓝色区域表示电磁波沿平行屏幕的方向振荡，红色表示沿垂直方向振荡。白色的圆圈是由于光线受到黑洞巨大的引力作用绕黑洞转圈所形成的。 这个团队对GRO J1655-40进行了研究，这是一个双星系统，主星是一个7倍太阳质量的黑洞，正在源源不断地吞噬从伴星那里抢夺过来的气体物质。钱德拉X射线望远镜拍摄的照片显示，气态吸积盘上吹出了一股炽热的带电粒子风。他们认为，是磁场驱动了带电粒子风。由于这股风的出现，吸积盘自转的能量大大降低，于是盘中内侧的粒子就会落入到黑洞里面，被黑洞所吞噬。2000年，洛杉矶加州大学的女天文学家安德里亚·盖兹（Andrea Ghez）和他的同事们对银河系中心质量为300到400万倍太阳质量的黑洞进行了观测，获得了迄今为止关于超大质量黑洞周围区域最详细的观测资料。过去几十年中，这种规模的黑洞是否真的存在一直备受质疑，因为大气扰动使得人们很难对其清晰成像。盖兹对银河系周围的恒星进行了为期4年的观测，发现它们在以超过每小时500万公里的速度绕星系中心运行，盖兹根据其轨道推算出了中心黑洞的质量。2002年一个欧洲科学家团队也进行了类似的观测，认为从它的质量上来看，它只能是一个黑洞。盖兹表示，关于这种黑洞是如何形成的，目前仍没有完全弄清楚。她说：“有一种观点认为，当宇宙诞生第一代恒星时，它们就已经形成了。第一代恒星的质量普遍要比今天所看到的恒星大。”现在，另一个谜团出来了：盖兹等人已经观测到了超大质量黑洞周围存在一些非常年轻的恒星，然而现有的理论认为，黑洞周围巨大的引力会严重阻碍恒星的形成过程，这就产生了矛盾。每解决一个问题，就有更多的问题冒出来，黑洞，不愧为宇宙中最神秘的天体之一。想做进一步阅读，请参阅恒星的十大未解之谜（英文链接）。
发布时间：2007-1-12 16:19:58
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