神秘的黑洞

彭美仙

黑洞是宇宙中一種非常奇特的天體。它那巨大的引力如饑似渴地不斷吞噬宇宙物質(zhì)，它的引力是如此之大，以至連宇宙中速度最快的光，也像孫悟空逃脫不了如來佛的手掌心那樣，逃離不了黑洞。而且，它還穿著隱身衣，誰也看不見它，即使你用強(qiáng)光照射，用雷達(dá)探測，仍然探尋不到它的蹤跡?？茖W(xué)家們把這種奇異天體比喻為宇宙中的“怪獸”。

其實(shí)黑洞并不是洞，不是深不見底的空洞，而是比鐵、比鋁要沉重得多的物質(zhì)。那么為什么稱之為黑洞呢?黑洞為什么會(huì)有如此神奇的魔力呢?這需要從引力談起。我們都知道，即使是世界跳高冠軍，也不可能一蹦就跳到月球上去，其原因是地球有強(qiáng)大的引力。這種萬有引力存在于宇宙中任何的兩個(gè)物體之間，引力的強(qiáng)弱取決于兩個(gè)物體各自的質(zhì)量，也取決于兩個(gè)物體之間的距離。物體的質(zhì)量愈大，引力就愈大。地球質(zhì)量為6×1022噸，其半徑為6371千米，所以有很強(qiáng)的引力，人類想飛出地球，必須使宇宙飛船達(dá)到每秒112千米以上的速度。太陽的引力就更大了!如果要想掙脫太陽的引力，飛向另一顆恒星，那么從太陽表面發(fā)射宇宙飛船，它的速度至少要每秒618千米。假如太陽不斷地收縮，它的物質(zhì)密度便不斷增大，其半徑不斷地縮小，萬有引力是隨著距離縮小而明顯增強(qiáng)的。如果太陽從現(xiàn)在的半徑70萬千米收縮到3千米，就會(huì)變成一顆超高密的天體，其質(zhì)量不變，仍為2×1030噸，而半徑(距離)卻縮小了20多萬倍，此時(shí)每秒30萬千米的光線也無法從太陽表面射出。這樣，太陽就變成了一個(gè)黑洞。由此可見，黑洞只是一個(gè)形象化的名詞，表明這種奇異天體就像深邃的“黑洞”一樣，能將任何東西都吸進(jìn)去。

有的讀者肯定會(huì)擔(dān)心，如果太陽變成了黑洞這樣的“怪獸”，人類不是很危險(xiǎn)了嗎?其實(shí)這種擔(dān)心是多余的，科學(xué)研究表明，太陽是不會(huì)變成黑洞的，其原因是質(zhì)量不夠大。我們說太陽是一顆普通的恒星，或者說恒星是太陽的“兄弟姐妹”，只有3倍以上太陽質(zhì)量的恒星在其晚年，當(dāng)內(nèi)部的核燃料消耗完后，恒星在自身的強(qiáng)大引力作用下坍縮，才會(huì)變成恒星級(jí)的黑洞。

我們的地球與其他行星在繞太陽公轉(zhuǎn)，而太陽又帶著九大行星參與銀河系公轉(zhuǎn)。整個(gè)銀河系有著1000多億顆恒星，它們都是太陽的“兄弟姐妹”。天文學(xué)家根據(jù)在美國夏威夷天文望遠(yuǎn)鏡4年的觀測照片推測，在銀河系的中心有一個(gè)大黑洞，它的質(zhì)量為260萬個(gè)太陽質(zhì)量。仰望銀河，這個(gè)大黑洞位于星空的何方?離我們有多遠(yuǎn)呢?它位于人馬星座的地方，離我們地球有26 000光年的距離(1光年是光以每秒30萬千米在一年里所走的距離)。由于在銀河系中心與地球之間有大量的星際塵埃，所以人們難以用普通望遠(yuǎn)鏡看到銀河系中心，只好望河興嘆了。天文學(xué)家把我們銀河系中心這個(gè)黑洞稱之為微型類星體，它還有一個(gè)伴星，天文學(xué)家可以根據(jù)伴星的軌道計(jì)算出黑洞的質(zhì)量。它的質(zhì)量通常為太陽的10倍，大質(zhì)量天體爆炸后產(chǎn)生的黑洞就是這么大。

其實(shí)銀河系中心這個(gè)大黑洞還算不上宇宙的“巨洞”，在銀河系以外還有上千億個(gè)銀河系的“兄弟姐妹”，它們被稱為星系，在其他星系中還會(huì)有巨大的黑洞。

已知的黑洞中離我們最近的是V－4641，只有1600光年。1999年9月15日，業(yè)余天文愛好者羅恩·斯塔賓斯發(fā)現(xiàn)星體V－4641的亮度比前一天晚上亮6倍，他用電子郵件將這個(gè)信息告訴全世界。

1978年，天文學(xué)家第一次在M－87星系中發(fā)現(xiàn)了類星體。當(dāng)黑洞越來越多地出現(xiàn)在一般星系的中心時(shí)，人們很自然地假定那是類星體爆炸后留下的產(chǎn)物，是大自然產(chǎn)生的一個(gè)怪胎，對(duì)于大多數(shù)星系而言，黑洞并不重要。有些人把星系中心存在黑洞看做是星系像人一樣生病了。

1988年，里奇斯通及其同事觀測銀河系附近的旋臂星系室女座和小型橢圓星系時(shí)，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)星系中心數(shù)百萬顆恒星的運(yùn)動(dòng)速度非?？欤斓剿鼈儜?yīng)該飛離星系的中心，除非在星系中心有一個(gè)巨大的黑洞將它們束縛住。

在這兩個(gè)相鄰的星系中發(fā)現(xiàn)黑洞，靠的僅僅是運(yùn)氣嗎?也許并非如此。在過去的幾十年里，哈勃、康普頓等太空望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)在20多個(gè)鄰近的星系中找到超級(jí)黑洞存在的證據(jù)，其中之一就在我們銀河系的中心。

我們逐漸意識(shí)到也許所有星系的中心都有一個(gè)超級(jí)黑洞。它絕不是星系很少患的一種不幸的疾病，而是整個(gè)星系的一部分。如果真是這樣，那么它們在星系的生命中起什么作用呢?2001年1月在美國天文學(xué)會(huì)舉行的一個(gè)會(huì)議上，里奇斯通提出了一個(gè)富有挑戰(zhàn)性的觀念：超級(jí)黑洞創(chuàng)造了星系。

里奇斯通發(fā)現(xiàn)，類星體的歷史比大多數(shù)恒星的歷史要早10億年。這意味著黑洞控制著星系的形成，這一觀念給了傳統(tǒng)的天文學(xué)當(dāng)頭一棒。

大多數(shù)天文學(xué)家認(rèn)為每一個(gè)星系都創(chuàng)造了自己的黑洞。一個(gè)大質(zhì)量的恒星在一次超新星爆發(fā)后結(jié)束了自己的生命，留下一個(gè)尺寸中等的黑洞，質(zhì)量只有我們的太陽的幾倍大。星系中心附近的氣體源源不斷地供給黑洞，黑洞就像牡蠣里的珍珠一樣長大。它也會(huì)吞噬星體，和來自其他超新星的小黑洞合并。但按照這種方式形成超級(jí)黑洞，其路途是漫長的，需要漫長的歲月，因此，不可能先于大多數(shù)星系而存在。

除了這些超級(jí)黑洞外，天文學(xué)家們還發(fā)現(xiàn)了一些中型黑洞，還有微型黑洞。有的天文學(xué)家估計(jì)，中型黑洞的形成會(huì)有新的機(jī)制，值得注意的是發(fā)現(xiàn)這個(gè)中型黑洞的周圍廣大區(qū)域，正是一個(gè)眾多恒星迅速誕生的地方。有人認(rèn)為中型黑洞還可能導(dǎo)演著新的太陽的出世。

總之，宇宙的奧秘?zé)o窮，正吸引著一代又一代有志者的孜孜探索，無論是業(yè)余的還是專業(yè)的，都有機(jī)會(huì)去揭開一個(gè)個(gè)神秘天體的面紗。