科學(xué)家們的猜測

    幾乎每個星系中心都有一個幾百萬倍于太陽質(zhì)量的特大黑洞，它們中的一些相對比較溫馴,，就像銀河系中心的黑洞,。但是其它的會吸引巨大的高溫碟狀氣體，在消逝前綻放出白熱的光芒,。這些碟狀結(jié)構(gòu)被稱為活動星系核,，它可以照亮整個母星系。

    多年以來,，天文學(xué)家們一致猜測這些貪婪的黑洞主要從星系吞并中獲取燃料,。他們解釋說，在星系堆積的混亂中,，很多氣體向星系中心匯集,，然后被吞沒。仿真的結(jié)果表明,，黑洞是和星系一同成長的,，一些觀測結(jié)果甚至顯示一些含有活動星系核的星系有輕微的扭曲，這是近期發(fā)生碰撞的標(biāo)志,。

    “這是很直觀的”,，德國馬普學(xué)會天體物理研究中心的Knud Jahnke說：“但過去這只是一種直覺的想法。在法庭上你只能說有它存在的一些旁證,，但沒有足以一槌定音的證據(jù),。”

    先前的研究只關(guān)注存在有明顯活動星核的星系,，這很可能導(dǎo)致結(jié)果產(chǎn)生偏差,，Jahnke說，他們也沒有把活動星系同那些黑洞活動相對平靜的星系作比較,。

    星系分類者的新發(fā)現(xiàn)

    Jahnke的最新研究成果發(fā)表在1月10日的《天體物理學(xué)期刊》上，Jahnke和他的同事從COSMOS（The Cosmological Evolution Survey）的數(shù)據(jù)中選擇星系,，這是哈勃空間望遠(yuǎn)鏡所完成的最大的連續(xù)性星系調(diào)查,。這項調(diào)查覆蓋了10倍月亮大的天空區(qū)域，發(fā)現(xiàn)了成百上千個星系,。

    課題小組選擇了140個活動星系核,，或簡稱AGNs，這些星系都放射出大量的X射線，能穿透阻擋觀測的氣體和塵埃,。他們還選擇了超過1200個不活躍的星系,，它們的距離和亮級都相同，這樣可以保證圖像的質(zhì)量相同,。接下來,，天文學(xué)家們檢測了近期發(fā)生星系碰撞的微妙標(biāo)志，例如扭曲的碟狀中心或者拖著尾巴的恒星,。Jahnke和其他九位天文學(xué)家用肉眼檢查了每個星系,，這雖然看起來低端，卻是可靠的挑出星系形狀的方法,。

    “沒有神奇的算法可以告訴你星系是否正在吞并,。”本文的第一作者,，馬普學(xué)會研究中心的研究生Mauricio Cisternas說,，“人腦比任何算法都給力?！?/p>

    這些“人力”星系分類者們不是每次都能對哪些星系是合并的幸存者這一問題上達(dá)成一致,，但他們發(fā)現(xiàn)吞并的星系不再可能像普通星系那樣夜以繼日地喂養(yǎng)它們中心的黑洞。至少有75%的活動星系通過其他的途徑獲取燃料,?！拔覀儧]有觀測更多AGN母星系的吞并?！盋lsternas說,，“因為已經(jīng)有直接的證據(jù)推斷吞并沒有觸發(fā)AGNs，這不是黑洞的主要燃料,?！?/p>

    意見仍然有分歧

    “這是一個里程碑式的進(jìn)步?！盇rizona州立大學(xué)的星系天文學(xué)家Romeel Davé說,，他沒有參與這項研究，“這項獨一無二的工作肯定給文獻(xiàn)做了意義重大的填充,?！?/p>

    但有兩個誤區(qū)要解釋，第一是黑洞在吞并后很久才開始吸取營養(yǎng),，也就是當(dāng)星系的形狀平滑以后,。然而Cisternas和Jahnke的說法并不一致，因為他們調(diào)查的星系很多都是完美的螺旋形,。吞并很可能永久性的毀壞了星系的形狀,。但是Davé并不是很確信這一點。他說，“因為觀測到螺旋結(jié)構(gòu)不代表發(fā)生了吞并活動,?！?/p>

    第二是這項新研究使用的是距地球80億光年外的星系，雖然星系并沒有遠(yuǎn)到無法清晰觀測,，但黑洞在100億年前成長的最快,。Davé說：“當(dāng)時吞并可能仍是黑洞食物的重要來源?！?。新哈勃3號廣角照相機(jī)正進(jìn)行的調(diào)查可以觀測的更遠(yuǎn)，可能會解決這個問題,?！斑@方面的資料很快就會完全完成?！盌avé說,。

    文/Lisa Grossman  編譯/李澤源

    黑洞能通往其他宇宙？

    有科學(xué)家認(rèn)為黑洞可能是通往其他宇宙的蟲洞,。如果這理論是正確的,，將會有助于解釋例如黑洞信息悖論等量子難題。來自法國巴黎高等科學(xué)研究所的物理學(xué)家和來自德國不萊梅國際大學(xué)的物理學(xué)家曾提出這樣一個觀點——黑洞其實就是蟲洞,。

    蟲洞是連接時空架構(gòu)中兩個不同地方的彎曲通道,。如果把宇宙想象為一個二維的紙張，蟲洞就是連接這張紙片和另一張紙片的小通道,。也就是蟲洞連向的是一個擁有自己星星,、星系等的另一個宇宙。

    引起空間扭曲的小球在三維世界的例子就是黑洞,。黑洞事實上是存在于四維空間的一種現(xiàn)象,，或者說，黑洞是連接三維世界與四維空間的通道,。有可能通過對黑洞的深入研究,，找到克服四維空間的辦法。（柯輯）

    【鏈接】

    什么是黑洞,？

    當(dāng)一顆恒星衰老時,，熱核反應(yīng)耗盡了中心的燃料——氫。這樣,，他再也沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量,。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮,，直到最后形成體積小,、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡,。

    質(zhì)量小一些的恒星主要演化成白矮星,，質(zhì)量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據(jù)科學(xué)家的計算,，中子星的總質(zhì)量不能大于三倍太陽的質(zhì)量,。如果超過了這個值，怎么辦,？根據(jù)科學(xué)家的猜想,，如果這顆恒星的質(zhì)量大于太陽質(zhì)量很多，甚至達(dá)到十幾,、幾十倍,，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點進(jìn)軍，直至成為一個體積很小,、密度很大的天體,。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小于史瓦西半徑），巨大的引力就使得即使光也無法向外射出,，從而切斷了恒星與外界的一切聯(lián)系——“黑洞”誕生了,。

    總的說來，恒星有三種結(jié)局：白矮星,、中子星和黑洞,。

    我們知道，太陽現(xiàn)在的半徑是七十萬公里,。假如它變成一個黑洞,半徑會縮到多少?只能有三公里,。地球就更可憐了,它現(xiàn)在半徑是六千多公里。假如變成黑洞,，半徑就縮小到只有幾毫米,。

    現(xiàn)在,白矮星已經(jīng)找到了，中子星也找到了,。黑洞找到?jīng)]有?因為黑洞中的光無法逸出,，所以我們無法直接觀測到黑洞?？茖W(xué)家們是通過測量它對周圍天體的作用和影響來間接觀測或推測黑洞的存在,。比如說，恒星在被吸收入黑洞時會在黑洞周圍形成吸積氣盤,，盤中氣劇烈摩擦,，強(qiáng)烈發(fā)熱，會發(fā)出X射線,。藉由對這類X射線的觀測,，可以間接發(fā)現(xiàn)黑洞并對其進(jìn)行研究,。

    黑洞真的存在嗎？

    雖然現(xiàn)在黑洞的存在已被天文學(xué)界和物理學(xué)家的大多數(shù)研究者認(rèn)同,，但因為黑洞是無法觀測的,，所以也有不少科學(xué)家對此持有疑議。

    量子力學(xué)方面的反駁：黑洞中心的奇點具有量子不穩(wěn)定性,，所以整個黑洞不可能穩(wěn)定存在,。

    目前發(fā)現(xiàn)的黑洞是一些暗能量星：美國加利福尼亞勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的天體物理學(xué)家喬治·錢普拉因等認(rèn)為，目前發(fā)現(xiàn)的黑洞是一些暗能量星,，真正意義上的黑洞是不存在的,。

    某些使用廣義相對論等假設(shè)的延展理論可以推導(dǎo)出沒有奇點的致密天體，統(tǒng)一可以完善解釋所觀測到的強(qiáng)引力現(xiàn)象,，而這些理論在大部分狀況下效應(yīng)與廣義相對論等價,，例如同樣具有重力透鏡效應(yīng)。黑洞的存在于宇宙學(xué)上并非絕對必要,。

    （摘自中國天文科普網(wǎng)）