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精彩黑洞图片
贪婪的黑洞原本是恒星
实际上,黑洞概念的提出已经有200多年了。1783年,英国人约翰·米歇尔(John Michell)第一个提出丰在质量足够大并足够紧密的恒星——它的引力是如此强大,以致连光线都不能逃逸。几年后,法国科学家皮埃尔-西蒙·德·拉普拉斯(Pierr—Simon de Laplace)也在他的《世界系统》一书中提出了和米歇尔类似的观点,但非常有趣的是,此书的第三版和以后的版本中再也不提此事了,或许他觉得这个想法过于荒诞了。在一个多世纪以后,德国的天文学家卡尔·施瓦西(Karl Schwarzschild)于1916年求解出了爱因斯坦广义相对论方程的第一个严格解。这个解预示可能存在一类巨大天体,这就是60年代后人们所称的“黑洞”。第一次“看到”黑洞是在1971年,那时通过1970年12月12日美国发射的小型天文卫星“自由号”(Uhuru),发现了一个来自天鹅座区域的很强的x射线脉冲源,它被命名为天鹅座x-l,这是第一个被具体确认的黑洞。从那以后,黑洞变成了天体物理学的热门课题。今天,我们对黑洞的形成过程已有很多了解,简单地说,黑洞是质量巨大的恒星在超新星爆发后坍缩(即自身极强烈的收缩)而成的。我们可以把黑洞想像成一个巨大的“磨碎机”,它把吸进的物质磨碎。它的中心被称为“磨碎点”,也就是所谓的“奇点”。在此“奇点”,科学定律和我们预测未来的能力都失效了。黑洞的边界被确为“视界”,这是一个有去无回的界面,只要跨过这一界面就落入了黑洞的内郡。不过假设有人不幸掉进去的话,他首先看到的是被黑洞捕获的光线,而且这些光线呈螺旋状进入引力旋涡。
黑洞概论
“黑洞”是根据广义相对论预言存在的天体,它凭着自身的引力把空间中的切“禁闭”起来。黑洞的大小若用质量相比较的话,那么具有太阳质量的黑洞,半径只有3公里。黑洞把一切物质吸入,连光都不可能逸出。而M82星系中的黑却喷释出大量能量,这的确是异乎寻常的。事实上,当物质被吸入黑洞的“地平线”下之前,黑洞极强的引力场引起了超高速运动,由此释放出巨大能量。其原理与水力发电相似,在水力发电中,下落的势能转化为电能。对黑洞来说,因引力下落的能量由于摩擦转变为热能,并最终转变为光能。事实上,对被称为“X射线双星”的天体的观测表明,气体被吸入黑洞后释放出的是光放射。黑洞是与中子星或是巨星构成彼此绕转的双星,从巨星流出的气体在旋转着落入黑洞或中子星时,会放出大量X射线。在这种情况下黑洞具有太阳的质量,若具有8倍于太阳的质量,那便是超新星爆发后的残存物。中子星是仅由中子构成的天体,比黑洞要大上数倍。
逐渐展露面目的黑洞
人们猜想包括银河系在内的众多星系的中心区域都有许多黑洞。有许多迹象都支持这种猜想。我们可以观测到,太空中有一些物质围绕一个中心极快地旋转,这表明存在一个引力巨大的引力中心——黑洞。而黑洞及其伴星发射的X射线辐射则将研究带到了更清晰的层面。第一个落网的黑洞是天鹅座X-1,它的质量是太阳的6倍,距地球8000光年。这个黑洞的伴星是一个质量超过太阳20倍的蓝超巨星,它发射的气体尘埃形成一个称为“吸积盘”的气体圆盘,正是这个吸积盘表明了黑洞的存在。
在我们的银河系内,其他一些天体也已呈递了表明自已黑洞身份的证书。例如,距地球8000光年的AO620-00和尚未测出距离的GX339-4,与麦哲