難得一見的天象 神奇的黑洞蝕

2007-05-26 07:49 作者:方洪
這是藝術家描述的「黑洞蝕」過程。左側為錢德拉望遠鏡；右面中心的黑色球體代表黑洞範圍(從無歸點算起)，周圍的光亮盤狀結構為被加熱至數百萬度，釋放X光的物質。這些物質將被黑洞吞噬；外圍的團狀結構為氣態雲團。上圖：盤狀結構的X光可以直接被錢德拉捕獲。下圖：盤狀結構的X光被雲團遮擋，造成「黑洞蝕」。(圖片來源：NASA/CXC/M.Weiss)


天文學家最近觀測到一次神奇的「黑洞蝕」，還利用這次天文良機，測量了黑洞周圍即將被吞噬的物質的結構。

我們知道有日蝕丶月蝕，那麽這「黑洞蝕」是怎麽回事？還是讓我們看看天文學家怎麽說。

日蝕與月蝕

月球自己不發光，而是反射太陽的光。不過當月球運行至地球的陰影部分時，太陽丶地球丶月球恰好（或幾乎）在同一條直線上。從太陽照射到月球的光線，會被地球所掩蓋，因此看到的月亮像是缺了一塊，這就是通常所說的月蝕（又稱月食）。

日蝕（或稱日食）是另一種天文現象。日蝕的發生，也同地球丶月球和太陽的相對位置有關。當月球運行到太陽與地球之間時，對地球上的部分地區來說，月球位於太陽前方，因此來自太陽的光線被部分或全部擋住。看起來好像是太陽的一部分或全部消失了。日蝕只在朔，即月相呈現新月丶月球與地球呈現下合狀態時才會發生。

超級黑洞

黑洞是一類質量極大的天體。由於質量太大，巨大的引力作用使得光線都無法逃逸。因此黑洞其實是無法直接觀測到的。但是科學家們可以通過周圍物質被吸引的情況，來判斷黑洞的位置。

在距離地球6,000萬光年的宇宙深處有一個星系叫做NGC 1365。這個螺旋星系有個非常活躍的核心區域，不斷的吞噬著周圍的星系物質。天文學家相信那裡是一個超級黑洞。

大量的星系物質被巨大的引力吸引，迅速的被拖向黑洞。一旦物質進入了黑洞附近的一定範圍，就再也不可能逃脫，這個邊界在天文學中叫做「無歸點」（或「事界」——event horizon）。當物質越過「無歸點」前，它們將被加熱到數百萬度，放射出強烈的X光。

觀測這樣的物質，要歸功於美國航天局（NASA）的錢德拉X光望遠鏡，正是它看到了黑洞周圍盤狀結構氣體物質所發出的X光。

難得的「黑洞蝕」

但是要直接測量這些物質的範圍，並不容易。科學家們利用了一次「黑洞蝕」機會，終於看清了黑洞周圍盤狀結構氣體物質的大小。

對於日蝕丶月蝕的發生，我們知道，是地球丶月球和太陽的相對位置造成的。而「黑洞蝕」的發生很偶然，這是地球丶NGC 1365星系中的一些巨大氣體團和黑洞的相對位置決定的。這裡巨大的氣體團扮演了日蝕過程中月亮的角色，它擋住了黑洞周圍的物質盤發出的X光。

「黑洞蝕」給天文學家絕好的機會，測量物質盤的大小，或者說，黑洞的這道大餐的規模。結果發現放射X射線的物質盤的直徑是7個天文單位，也就是太陽到地球距離的7倍。換句話講，如果這個盤狀結構在太陽系中，它將吞沒火星到小行星軌道範圍內的一切。

但是在浩瀚的宇宙中，這樣的距離微不足道。它只有NGC 1365星系本身的1/20億。而大約相當於黑洞本身大小（從無歸點算起）的10倍。

研究人員埃爾維斯（Martin Elvis）表示，盤狀結構中的物質距離黑洞太近了，它們將不可避免的在引力作用下越過無歸點，被黑洞吞噬。科學家們還估計了黑洞吃掉這頓大餐的時間，大約是100年的時間，這在宇宙中只是轉瞬之間。

研究人員還推算出了高密度氣體雲的位置——距離黑洞無歸點大約1％光年，這比人們預計的要近得多。

太空傳奇

類似NGC 1365H中心這樣的活躍星系核屬於宇宙中最亮的物質。科學家們相信，對它們的研究有助於解開宇宙歷史上的很多謎團，但是目前人們瞭解的知識還是非常少的一點。

由於黑洞本身不能直接觀測，加上任何物質一旦進入就無法逃脫，因此人們對於黑洞的性質，尤其是黑洞內部的情況知之甚少。其實黑洞的存在，很長時間裏只是根據現代物理學理論，作出的一個預言。

那麽這些不斷吞吃周圍物質的黑洞們最終會甚麽樣呢？英國著名科學家丶時間簡史作者霍金認為，黑洞將逐漸依放射線的方式揮發，直至消失，一切內部的信息都將消失。但是也有很多科學不買帳，他們認為，信息是不滅的，而是去了其他甚麽地方。那麽究竟是甚麽地方呢？新紀元週刊第17期