黑洞問答

劉安立

黑洞是指太空中這樣的區(qū)域：這里的引力如此強大，就連光線都不能逃出。引力之所以強大，是因為物質(zhì)被壓縮到一個極小空間。這種壓縮可能出現(xiàn)在恒星生命盡頭。一些黑洞是恒星死亡的結(jié)果。因為光線無法逃逸，黑洞自然是不可見的。那么，科學(xué)家怎么會知道黑洞存在，并且在拍攝到黑洞照片之前就能探測黑洞呢？

黑洞有多大黑洞有大有小，但主要的黑洞類型有3種。黑洞的質(zhì)量和大小決定著黑洞屬于哪種類型。最小的黑洞被稱為原始黑洞?？茖W(xué)家相信，這類黑洞只有一個原子大小，但質(zhì)量相當(dāng)于一座大山。最常見的是中等大小的黑洞，即恒星黑洞，其質(zhì)量可能比太陽質(zhì)量大20倍，但黑洞大小僅為一個直徑約16千米的大球。銀河系中可能存在幾十個恒星黑洞。最大的黑洞被稱為超大質(zhì)量黑洞。它們每個的質(zhì)量都極大?？茖W(xué)證據(jù)表明，每個大型星系的中心都包含一個超大質(zhì)量黑洞。銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞被稱為人馬座A*，它的質(zhì)量約為太陽的400萬倍，但大小只不過相當(dāng)于一個太陽。

黑洞是怎樣形成的原始黑洞被認(rèn)為形成于宇宙早期，即大爆炸之后很快就形成了。恒星質(zhì)量黑洞是在一顆極大質(zhì)量的恒星中心坍縮時形成的。這種坍縮也會引起超新星（恒星爆發(fā)）把恒星的一部分噴發(fā)到太空。科學(xué)家推測，超大質(zhì)量黑洞與其所在的星系同時形成，黑洞質(zhì)量與其所在星系的大小和質(zhì)量有關(guān)。

如果黑洞真的是漆黑的，科學(xué)家又怎么會知道它們存在我們看不見黑洞，是因為強大的引力把所有光線拖入黑洞中心。然而，科學(xué)家可以看見黑洞的強大引力對黑洞周圍的恒星和氣體的影響。如果一顆恒星在環(huán)繞太空中的一個點，科學(xué)家就可以通過研究恒星運動來查明它環(huán)繞的是不是一個黑洞。當(dāng)一個黑洞與一顆恒星近距離環(huán)繞時，會產(chǎn)生科學(xué)儀器能看見的高能光線。黑洞的引力有時會強大到把恒星外層氣體拖下來，形成環(huán)繞黑洞的吸積盤。隨著吸積盤中的氣體旋轉(zhuǎn)進(jìn)入黑洞，氣體被加熱到極高溫度，因而朝所有方向發(fā)射x射線。美國宇航局的望遠(yuǎn)鏡能測量x射線?？茖W(xué)家運用測量結(jié)果來了解黑洞特性。

黑洞會毀滅地球嗎黑洞并不會在宇宙中流浪，因而不會隨機吞噬世界。與太空中其他天體一樣，黑洞也遵循引力法則。如果黑洞要影響地球，那么黑洞軌道就必須靠近地球，而這是不可能的。就算與太陽質(zhì)量相同的一個黑洞替換太陽，地球也不會掉進(jìn)黑洞，因為這樣的黑洞的引力和太陽引力相同，行星仍將像現(xiàn)在環(huán)繞太陽那樣環(huán)繞黑洞。

太陽會變成黑洞嗎太陽的質(zhì)量不足以坍縮成一個黑洞。再過幾十億年，生命末期的太陽將變成一顆紅巨星。在用光所有燃料后，太陽將拋出自己的外層，變成一道發(fā)光氣環(huán)——行星狀星云。最終，太陽將變成一顆低溫白矮星。

美國宇航局怎樣研究黑洞美國宇航局通過錢德拉x射線天文臺、雨燕衛(wèi)星及費米伽馬射線太空望遠(yuǎn)鏡等飛行器探索黑洞。2008年發(fā)射的費米望遠(yuǎn)鏡通過觀測最高能的光——伽馬射線來尋找超大質(zhì)量黑洞及其他天文現(xiàn)象。這類飛行器幫助科學(xué)家回答有關(guān)宇宙起源、演化和命運的問題。