黑洞的神奇魔力

黑洞的神奇魔力

浩瀚的宇宙高深莫测，无奇不有，其中最神秘的天体莫过于黑洞。这种“怪物”比森林中的老虎更凶猛，不管是什么东西，一旦进入它的势力范围，都会被吞吃掉，连骨头也不吐出来。而且它还穿上了隐身衣，谁也看不见它，即使你用强光照射，用雷达探测，仍然找不到它的踪迹。这种“怪兽”就是爱因斯坦广义相对论预言的一种奇特天体。

黑洞为什么会有如此神奇的魔力呢？这需要从引力谈起。我们都知道，即使是世界跳高冠军，也不可能一蹦就跳到月球上去，其原因是地球有强大的引力。

这种万有引力存在于宇宙中任何两个物体之间，引力的强弱取决于两个物体各自的质量，也取决于两个物体之间的距离。物体的质量愈大，引力就愈大。地球质量有60万亿亿吨，地球半径为6371公里，所以有很强的引力。人类想飞出地球，必须使宇宙飞船达到每秒11．2公里以上的速度。而太阳的引力更大，如果想从太阳表面发射宇宙飞船，飞船的速度至少要达到每秒618公里，才能挣脱太阳的引力，飞向另一颗恒星。万有引力随距离缩小而明显增强。假如太阳不断地收缩，其半径便会不断地缩小，而物质密度却不断增大。如果太阳的半径从现在的70万公里收缩到3公里，太阳就变成一颗超高密的天体。虽然其质量不变，仍为两千亿亿亿吨，但其半径距离却缩小了20多万倍，此时每秒30万公里的光线也无法从太阳表面射出，这样太阳就变成了一个黑洞。

也许有些人会担心，如果太阳变成了黑洞，人类不是很危险了吗？实际上不必担心。科学研究表明，太阳是不会变成黑洞的，只有3倍以上太阳质量的恒星在晚年消耗掉内部的核燃料后，才会在自身的强大引力作用下坍缩，变成恒星级的黑洞。

如果将宇宙空间想象成一张平铺的悬空的大纸，具有弹性且不易破，其四角用线拉住，那么任何放在上面的物体都会使之产生凹痕，物体愈重，凹痕就愈深。

如果一个物体重量不变，体积越小，凹痕越深。假如将地球放在上面，那只有浅浅的凹痕。太阳会比地球的凹痕稍深一些。像黑洞这样既小又重的超高密天体就会带来极深极深的凹洞。

宇宙中不仅有几个太阳质量的恒星级黑洞，还有更大的黑洞。我们知道地球与其他行星在绕太阳公转，而太阳又带着九大行星在银河系公转。整个银河系有着1000多亿颗恒星，它们是太阳的“兄弟姐妹”，天文学家推测在银河系的中心有一个大黑洞，质量为300万个太阳质量。这个大黑洞还不算宇宙中的巨洞。我们知道，在银河系以外还有上千亿个银河系的“兄弟姐妹”，它们被称为星系，在其他星系中还会有巨大的黑洞。

除了巨型黑洞外，还有微型黑洞。人们常说明察秋毫，秋天动物新生的细毛已经是十分细小了，其实微型黑洞比起秋毫还要小得多，它只有一万亿分之一毫米，相当于最小的氢原子中的原子核大小，连电子显微镜也无法找到，然而它却比一座大山还重。

看来，宇宙实在是太神奇了，已超过神话中的一些想象。像《西游记》中孙悟空的“金箍棒”这样一根小棍子怎么可能有上万斤重呢？而宇宙中这种物质却真的存在，而且还要重得多。

连光线也没本事从黑洞中逃出来，那么天文学家怎么在茫茫的太空中去“捕捉”这种身穿隐身衣的“怪兽”呢？天文学家想出一个巧妙的办法，那就是在黑洞“伸出黑手”去捕捉和吞食其他星星时，从黑洞四周的“蛛丝马迹”中抓住这双黑手，从而“捕捉住”这种“怪兽”。

这有点像暴雨后洪水泛滥，淹没了田野街道，人们已难以直接看到哪里有危险的深穴，却可以从湍急的旋涡和冲入旋涡的流水声响来进行判断。

1994年，美国天文学家用哈勃望远镜对准了名为M87的星系，在这个星系中心发现一个盘状物质，其旋转速度高达每小时160万公里，盘中心的范围相当小，从盘的旋转速度可以推算出中心的引力和质量，其质量高达30亿颗太阳的质量。

在如此小的范围内有这样大的质量，唯一的解释只能是黑洞。进一步的研究表明，这个宇宙“巨兽”已吞食了20亿颗相当于太阳质量的恒星。

2005年对黑洞的搜寻和研究达到了高潮。2005年夏天，美国得克萨斯州的天文学家宣称，他们已发现了8个新的巨型黑洞，使人类已知的黑洞数目增至33个。

天文学家还对黑洞的形成时间展开了争论，以往不少天文学家主张先有黑洞，然后在它的强大引力下，吸引越来越多的恒星和其他宇宙物质围绕它旋转，才形成星系，所以黑洞曾被称为星系的缔造者。而哈勃空间望远镜新的观测图像表明，黑洞和星系可能是同时形成的。其后，黑洞不断吞食星系中心的恒星与其他宇宙物质，而变成更大的黑洞，这有点像森林中的小老虎靠吞食其他小动物而长成大老虎一样。

科学家在研究中又发现了黑洞的许多新的怪脾气。英国科学家对由巨大黑洞和小型黑洞发出的X射线辐射进行了比较研究后发现，尽管黑洞其大小各异、质量也相差甚远，但它们在吸收周围气体，同时放射出X射线的过程中有着相同的波动规律，如同快慢不同但演唱音调相同的“同一首歌”。科学家说，这一发现可帮助天文学家对黑洞的X射线“曲调”进行分析并推算黑洞的质量等特性。

黑洞也会“因噎废食”是科学家发现黑洞的另一个怪脾气。剑桥大学天文科学家发现，如果“喂”给的物质过多过快，黑洞有可能会“因噎废食”。这意味着，引力强大无比的黑洞，可能并非拥有所假设的吞噬一切的“胃口”。科学家通过模拟结果发现，物质环在落入黑洞过程中，先被黑洞吞下的部分还会不断被吐出，最终使得只有很小一部分物质环真正进入黑洞。

两个脾气古怪的人相遇往往会发生激烈争吵，如果两个黑洞相遇会出现什么情景呢？科学家最近借助功能强大的超级计算机，首次模拟出了大小不一的两个黑洞剧烈碰撞的过程。他们发现，两个黑洞碰撞后形成新黑洞，会释放出极大的能量。质量分别为太阳的15倍和10倍的两个黑洞相撞时，释放出的能量将比太阳过去50亿年来产生的能量总和还要多出数千倍。

上述两个黑洞相遇的过程是在计算机上模拟出来的，现实中天文学家观测到这种现象了吗？科学家认为，美国和意大利的科学卫星探测到极强大的一次伽玛射线爆发有可能是两个黑洞相遇后的结果。这次爆发在数十秒钟之内释放出的能量可能相当于一万个太阳在50亿年里释放能量的总和。这次爆发据认为是发生在距地球几十亿光年的宇宙深处，其亮度比以前发现的最强爆发还要高10倍。假设爆发时伽马射线是沿各方向均匀射出，则这次爆发产生的能量极其庞大，用现有理论无法解释，科学家推测，这次爆发用两个黑洞相遇解释比较合理。

原先人们认为黑洞不多，但科学家发现在宇宙尺度上，黑洞几乎“无所不在”。

仅在我们生活的银河系就有不少。日本科学家发现银河系中心存在24个黑洞，其质量分别相当于太阳的3200倍到125万倍不等。

不过尽管黑洞很多，科学家发现的黑洞的个头却呈现出两个极端的分布，大的很大，小的很小，缺乏中间过渡层次。大的就是超巨黑洞，它一般存在于星系的中心，质量达到太阳的数百万甚至数十亿倍。小的黑洞质量与太阳基本处于一个数量级，据认为主要由质量相当太阳10倍左右的恒星发生超新星爆炸后形成。

黑洞研究引起人们兴趣的一个重要原因是，时间和空间在黑洞中消失，这意味着通过黑洞有可能将我们现在的时间和空间连接另外一个时间和空间，时间旅行有可能实现。如果按照包括霍金等人的假说，我们的宇宙不是时空四维，而是十一维的话，那么黑洞有可能是通往其他七维的通道。黑洞留下很多谜，很值得我们进一步探索。