「黑洞吞噬理論」面臨世紀挑戰[附圖]

錢德拉X射線太空觀測站的藝術設想圖。
                     

                      　　浩渺宇宙中，一顆恆星偏離了原來的軌道，闖入了黑洞的禁區，結果就在黑洞巨大引力作用下不斷伸展，被撕扯得四分五裂，直至被完全吞噬。曾幾何時，上述頗具科幻色彩的場景是很多人對「黑洞」的設想，相當多的天文觀測表明黑洞會吞噬掉它周圍的物質，這也是科學界的主流觀點。
　　然而，10月13日美國宇航局錢德拉信息中心的一份報告稱，借助美國宇航局的錢德拉X射線太空望遠鏡，天文學家們在黑洞「半人馬座A*」（SagittariusA*）周圍區域發現了一個環形新生恆星帶，證實銀河系中心大黑洞附近的環境有助於催生新的恆星。這一天文新發現將刊登在近期出版的《皇家天文學協會月報》上。
　　這一新的發現是否意味著傳統的黑洞吞噬說將被新的發現所「吞噬」？國家天文館的專家在接受本報記者專訪時表示，雖然黑洞周圍催生新恆星有著特定的條件，但這一發現對於黑洞和恆星的研究仍然具有突破性意義。錢德拉太空觀測站拍攝到的半人馬座星雲圖。「半人馬座A*」黑洞及其周邊「恆星環」的模擬圖。
　　
發現「錢德拉」射穿「半人馬」
　　「世界上有兩件東西能夠深深地震撼人們的心靈，一是我們心中崇高的道德準則，一是我們頭頂上燦爛的星空。」哲學家康德這樣表示對宇宙星空的崇敬之情。而人類對「天」的探索從來就沒有停歇過，來自宇宙的新信息不斷改變著人們對宇宙、對自我的認識。
　　美國宇航局錢德拉信息中心利用繞地球軌道運轉的錢德拉X射線太空望遠鏡觀測到，在銀河系中心的黑洞「半人馬座A*」周圍距離一光年的區域，一個巨大的碟狀星際塵埃雲團正孕育著大量新生恆星天體，這些新生恆星構成了一個「環」。根據目前的觀測結果，至少已發現有50到100顆質量巨大的新生恆星。
　　遮掩在厚厚的塵埃帶後，巨大橢圓星系半人馬座A的核心，在可見光波段通常隱而不顯。在浩渺的宇宙空間中，半人馬座A距離地球約1100萬光年，被稱為離我們最近的活躍星系。儘管是一活躍的星系，但之前，半人馬座A卻是天文學家不可攻克的難關。
　　國家天文台科技計劃處處長薛隨建研究員告訴記者，半人馬座A位於南天的半人馬座內，在天文學上，早有預測半人馬座A可能藏著一顆100萬倍太陽質量的黑洞。但厚實的塵埃帶是半人馬座A的一大特色，而另一特點便是擁有許多X射線輻射源，以及一個瀰漫的X射線光，這使得在可見光波段半人馬星座隱而不顯，要觀測到它的動態就必須要用X射線波段。
　　「此次『錢德拉』X射線太空望遠鏡正好是在X射線波段工作，同時又具有高的空間分辨率、光譜分辨率，因此恰能發揮出它的功效。」薛隨建解釋了新發現的原因。
　　「這次觀測的最大突破就是天文學家觀測到在黑洞的附近也有恆星物質的較穩定存在。這些恆星呈環狀出現，其實這一環狀就是天文學上的『吸積盤』。」薛隨建解釋道，所謂「吸積盤」，是指圍繞著黑洞高速旋轉的漩渦狀結構。
　　一般認為，黑洞被「吸積盤」環繞。「吸積盤」在摩擦力與潮汐力的作用下會變得非常熾熱，溫度達到數百萬度，並釋放出高能輻射，如X射線等，這也是天文學上能夠觀測到黑洞的依據。「恆星等會被黑洞的巨大引力所撕裂，這是長久以來形成的共識，但觀測的結果卻讓我們看到了硬幣的另一面。」
　　
說法：黑洞催生恆星要有條件
　　黑洞會將一切靠近它的物體吞噬，那麼美宇航局的新發現又是怎麼回事？
　　對這一新現象，天文學家給出了兩種猜想。一是黑洞附近星際塵雲的引力抵消了黑洞的吸引力，構成比較安定的環境，從而有助於新恆星誕生；另一種解釋是這些新恆星是在其他地方誕生的，被黑洞的引力「拉」了過來。
　　以英國萊斯特大學天文學家納亞克申為首的天文學家排除了遷徙說，因為他們只觀測到約1萬顆的小質量恆星，但如果是從其他地方遷徙過來的則小質量恆星的數目應該不少於100萬顆。對此，薛隨建也表示，此次在黑洞附近發現新恆星，觀測上排除了「捕獲」恆星說，因此很可能是周圍吸積盤上誕生的恆星，而不是由別處「遷徙」而來。
　　「不過，這一天文新發現並不能完全將之前的黑洞吞噬說推翻，畢竟這是個別現象而不是普遍現象，要對此現象下一確切的結論還要留待以後更多的天文觀測結果來證明。但這畢竟是我們天文學上的一個突破。在此之前，我們知道形成新恆星的氣體和塵埃雲會被這個中心黑洞吸引進去，無法維持新恆星形成的穩定環境，但此次的觀測卻找到大量體積較大的新生恆星在黑洞附近區域產生的證據。」薛隨建認為，目前可以肯定，黑洞催生新恆星的誕生肯定是有條件的。「因為如果黑洞附近的吸積盤不夠大，完全受黑洞引力擺佈的話，不易形成新的恆星；但是如果吸積盤足夠大，其自身引力由於抵禦黑洞引力所產生的物質湍動，可使氣體盤局部的物質密度達到形成恆星的臨界密度，因而觸發恆星形成。」對此，北京師範大學物理系劉遼教授也表示，由於「半人馬座A*」是一巨大的黑洞，它這一特殊的天體環境容易形成恆星。
　　
挑戰：大質量恆星有新「產床」
　　恆星在古代的天文學家眼中，在星空的位置是恆定的，因此給它起名「恆星」。其實它們在不停地高速運動著，比如太陽就帶著整個太陽系在繞銀河系的中心運動。
　　薛隨建向記者解釋了恆星產生的奧秘：「恆星誕生於由星際物質凝聚而成的星際氣體雲，它們一般分佈在星系盤面附近，幾乎是一個自引力系統。如在我們的銀河系中的銀盤內，特別是在旋臂區域內，是大量氣體雲集的地方。」此次，錢德拉望遠鏡對銀河系中心黑洞的觀測使天文學家推測，黑洞周圍的環境，與一般恆星誕生的星雲環境大不一樣。黑洞引力的影響，可能有助於構成恆星的物質快速凝聚，因此新生恆星中各種星體的比例也不尋常，大質量恆星的比例可能遠高於普通星雲中誕生的恆星。
　　對此，薛隨建表示：由於黑洞附近的特殊環境，此處形成的恆星質量分佈關係與通常恆星肯定會有不同。「但如何能夠產生更多大質量恆星的比例，據我所知，僅是定性推測，尚且缺乏具體定量計算的依據。不過，無論是哪種原因促使大質量恆星誕生，此次新的天文觀測結果，都會讓研究恆星形成過程的科學家們得到一些新的啟發。」
　　
■黑洞簡史
　　黑洞，是時空的一個區域。這個區域內的引力極大，以至於任何東西，甚至光都不能從中逃逸出來。這曾是天文學上的共識。一旦有星體出現在黑洞附近，也往往被稱為「逛入了一個錯誤的地帶。」因此，長期以來「黑洞吞噬說」便成為人類解讀黑洞的一個突破口。
　　中國科學院理論物理研究所研究員張元仲告訴記者，黑洞吞噬說幾乎是和黑洞的定義並存的。「黑洞並不能顧名思義地解釋為是個大黑窟窿。『黑洞』是根據廣義相對論預言存在的天體，它憑著自身的引力把包括光在內的空間中的一切『禁閉』起來。」
　　張元仲進一步解釋，無論是理論物理學還是天文學方面，對黑洞的認識都源自於它的吞噬性。黑洞的提出可以追溯到牛頓時代。當時拉普拉斯等人根據牛頓理論提出了黑洞的假設，後來愛因斯坦、霍金等都是黑洞學說發展中標誌性的人物。
　　1975年，物理學家霍金以數學計算的方法證明黑洞由於質量巨大，進入其邊界的物體都會被其吞噬而永遠無法逃逸。不過去年霍金公開修正了他的學說，認為黑洞並非只是吞噬物質，也會把一些曾被它吸入的物質信息向外界釋放。
　　本版采寫：本報記者李健亞 實習生林越

錢德拉X射線太空觀測站於1999年發射到太空，為人類提供了許多關於黑洞、中子星，γ射線爆發和超新星等高能天體現象的研究材料。

「半人馬座A*」黑洞及其周邊「恆星環」的模擬圖。

大熊座星系中央黑洞，這是迄今發現的最龐大的黑洞，其質量是太陽質量的100多億倍。
資料來源
低細卡美麗(英文不會打)

[ 本帖最後由 dumbmotor 於 2008-6-16 12:41 編輯 ]

能量不滅定律
是不是消失多少的星球
也許會再某處爆炸然後形成一些新的星球？