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什么是黑洞?

时间:2010-01-29  归属:宇宙指南

在1800年,拉普拉斯(第一个提出星云假说的人)就指出,一个
物体的表面积和密度越大,那么它的表面引力和逃逸速度也就越大。物
体的大面积和大质量相结合会产生很大的表面引力,以至于它的逃逸速
度将等于甚至超过光速,在这种情况下,物体不向外发光。当时,这个
假设只被认为是个理想的推测,因为关于物体处于上述状态时的极大面
积和极稠密度,我们还一无所知。

1939年,奥本海默研究了中子星的特性,并指出如果中子星的质量
超过
3.2个太阳质量,中子就无法与自身引力相抗衡,从而发生中子塌
陷。这时没有任何力量能够抵挡住引力的作用,经过引力作用后中子会
形成一个奇异点,一个没有体积只有大质量和高密度的点。

就像拉普拉斯推测的那样,这样的超中子星不会向外发光。它被描
述成一个无限深的空间洞,任何落在它上面的物体都会被它吞没,而且
这些被吞没的物体不可能再出来,即使是光也不能逃出来。美国物理学
家约翰·阿基伯德·维勒给它起了一个相应的名字叫黑洞。

英国物理学家史蒂芬·威廉·哈肯在
1970年时指出黑洞可能会慢慢
地消失,即黑洞并不是绝对永远存在的物体。

黑洞最易在恒星表面最厚的地方和恒星碰撞最频繁的地方形成,这
时恒星会吸在一起形成可以坍陷的大质量物体。黑洞通常出现在球状星
云的中心,并且更多的时候会出现在银河系的中心。

事实上,在人马座方向上银河系的小核心是非常活跃的——这就是
说它释放出的巨大能量(央斯基就是从这个核心首次发现了太阳系外的
放射源)使天文学家有理由确信,在中心处有一个由大约一亿个恒星组
成的黑洞。

这样一个巨大的黑洞将会随着它吞食附近的物体而继续变大,甚至
可以吞食所有的恒星。但是无论如何,在不远的将来整个银河系还没有
被吞食掉的危险,因为黑洞不可能把它周围的物质吞食干净。

在茫茫宇宙中,人们该怎样观察黑洞来决定它是否真的存到它。当
物质被绕着黑洞飞快旋转的引力源吸入黑洞时,会发生碰撞释放能量,
以螺旋状进入黑洞。在螺旋下降过程中会发射
X射线,所以当天空中有
X
射线被释放时,我们至少可以判断出那里有黑洞存在的可能。遗憾的是,
某些其他过程也释放
X射线,所以,上述结论只能判断黑洞存在的可能
性而无其他用处。即使我们知道星系的中心很活跃并产生大量的射线,
我们也不能把它当作黑洞存在的直接证据。

假设黑洞是密近双星系统的一部分,普通的恒星是它的另一部分。
由一个白矮星和一个普通恒星组成的密近双星系统是一颗新星。由两个
中子星组成的密近双星系统也是存在的,有关它们运动的研究可以证实
爱因斯坦的相对论。那么,为什么说密近双星系统是由一个黑洞和一个
普通恒星组成的呢?

如果存在这样一个物质,它从普通恒星中被吸入黑洞并在螺旋下降
时发射
X射线,因为物质的吸引是无规律的,所以发射的
X射线在性质
和强度上也产生无规律的变化。

1965年,在天鹅座中探测到一个特殊的强
X射线源,并命名为天鹅



座个
X射线探测火箭表明,天鹅座
X-1发射的
X射
线是无规律的,从而证实了黑洞存在的可能性。

人们立刻投入极大的关注对天鹅座
X-1进行研究,发现在天鹅座附
近有一颗大而热的蓝白恒星,据估计这颗恒星比我们的太阳大
30倍。这
颗恒星和
X射线源绕着彼此互相旋转,从引力中心的位置判断,这个
X
射线源是我们太阳的
5—8倍。因为它无法被我们看见,所以一定是坍缩
后的小尺寸恒星,又因为它的质量很大,不可能是一个中子星,所以它
肯定是一个黑洞。

这就是我们所知道的有关黑洞的最新知识,很多天文学家都认为天

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