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宇宙中的黑洞之谜（第1页）

宇宙中的黑洞之谜

1789年，法国著名数学家拉普拉斯提出一个震惊世界的预言，他认为有一种天体，能够吸引包括光线在内的所有物质，看上去像一个黑漆漆的洞，即黑洞。

什么是黑洞?

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”是一种非常神秘的天体。它的体积很小，但密度却大得惊人，每立方厘米就有几百亿吨甚至更大。由于它的密度大，所以引力也特别强大。不管什么东西，只要被它吸进去，就休想“逃”出来，连跑得最快的光也逃脱不掉黑洞的巨大引力。

由于黑洞本身不发光，所以用任何强大的望远镜都看不见黑洞。尽管如此，大多数科学家仍相信，宇宙中有着许许多多黑洞。如果小黑洞的体积只有原子核那么大，其质量与一座山差不多，可达到上亿吨，里面蕴藏的能量相当于10个大型的发电站的发电量。

黑洞本身不会发出任何可见光。虽然它曾经是宇宙中最明亮的物体，但在它们生命结束时的爆发中抛掉了明亮的外壳，只留下了超压缩的内核。这个内核的引力极其强大，以至于光也不能从它那里逃逸。所以也就不会有人看到它。它不仅不可见，而且还能吞噬所有靠近它的物质。

爱因斯坦的广义相对论公布之后，黑洞问题引起了科学家们的普遍关注。德国天文学家史瓦西利用广义相对论重新对黑洞进行解释。1939年，美国物理学家奥本海默也对黑洞进行研究，肯定了它的存在。、

黑洞并不是实实在在的星球，而是一个几乎空空如也的天区。黑洞又是宇宙中物质密度最高的地方，地球如果变成黑洞，只有一颗黄豆那么大。原来，黑洞中的物质不是平均分布在这个天区。这些物质具有极强的引力，任何物体只能在这个中心外围。一旦不慎越过边界，就会被强大的引力吸向中心，最终化为粉末，落到黑洞中心。因此，黑洞是一个名副其实的“太空魔王”。

黑洞内部所以有这么强大的引力，这和它的形成有关。黑洞到底又是怎么形成的呢?

科学家认为，银河系中的逃逸恒星在不断运行中相互撞击、挤压形成星团，而星团中心不断积聚的恒星在随后的爆炸和死亡过程中形成中等质量的黑洞。如果一颗闯入星团中心的逃逸恒星在爆炸成为超新星前质量达到太阳的800～3000倍，它就有可能在随后的爆炸中使星团形成质量约为100～1000个太阳质量的中型黑洞。

一颗质量超过太阳20倍以上的恒星，经过超新星爆发后，剩余部分的质量一般仍要超过太阳质量的2倍以上。这部分物质自身引力非常强大，从而发生急剧坍缩。尽管在坍缩过程中内部也会产生一些抵抗坍缩的压力，但在如此强大的引力面前，无异于螳臂挡车。随着坍缩加剧，分子、原子乃至原子核都会被挤破，最终形成极高密度的引力中心。

有些黑洞被认为是非星起源的。理论上，当任何质量的物质被压缩到足够大的程度时，都可能形成黑洞。许多天文学家推测，在类星体和有爆发活动的特殊星系的中心，大量的星际气体可以集聚并坍缩成超大质量的黑洞。

科学家通过估算得出结论，气体物质快速落入黑洞产生的能量，超过同等质量的物质在核聚变过程中释放能量的100倍。按照这一观点，几百万或几十亿个太阳质量的星际气体在引力作用下坍缩为一个巨型黑洞所产生的能量可以理解类星体和某些星系的巨大能量输出。20世纪80年代中期，已有越来越多的观测证据支持银河系中心存在一个质量为400万个太阳质量的超大黑洞的说法。

甚至还有的科学家认为，应该还存在另一种类型的非星黑洞。在大爆炸期问，距今约200亿年前，当时的宇宙处在极高的温度和极大的密度状态，那时有可能产生为数众多的微型原生黑洞。这种所谓微型黑洞和大质量黑洞不同，它们不断地损失质量直到消失。在一个微型黑洞和极近处，可以形成诸如质子和反质子这类的亚原子粒子。当一个质子和一个反质子从微型黑洞的引力中逃逸，它们将湮灭并产生能量，即从黑洞中带走能量。如果这一过程一再重复，微型黑洞则耗损掉它的全部能量，也就是全部质量。这就是黑洞蒸发。

黑洞具有一定的温度，其值与黑洞的质量成反比。如果考虑到黑洞周围空间中的量子涨落，则黑洞具有与它的温度相对应的热辐射。聚集量子效应后，黑洞不再是完全“黑”的了，它也会发射，甚至出现剧烈的爆发。

孤立的黑洞难以观测，因此，观测工作着重于在双星体系中。目前认为，最有可能是黑洞的天体是天鹅座X-1。天鹅座X-l是密近双星中的一个星体，它所发射的x射线没有规则的脉冲结构，但却具有短时标的脉动涨落，脉动时标在几毫秒到10秒范围内。它的质量大于5．5个太阳质量，大于致密星的临界质量。这些特征都符合黑洞的特性。

此外，观测还表明，在椭圆星系M87的核心，可能有质量为9×10＼＋9太阳质量的大型黑洞。M87的核心处有异常的亮度分布，颜色较蓝，弥散速度也较大。这些都与黑洞模型相符合。

黑洞既然看不见摸不着，天文学家又是怎样发现和观察到它的呢?

目前，科学家主要是通过黑洞区强大的x射线源进行探索的。黑洞本身不能发出任何光线，但它对于周围物体、天体的巨大引力依然存在。当周围物质被它强大的引力所吸引而逐渐向黑洞坠落时，就会发射出强大的X射线，形成天空中的x射线源。通过对X射线源的搜索观测，人们就可找到黑洞的踪迹。

迄今为止，人类还没有真正捕捉到黑洞，没有人知道宇宙中到底有没有黑洞。从黑洞这个概念提出的第一天起，科学家关于黑洞存在与否的争论就没有停止过。尽管黑洞理论能够解释一些问题，但宇宙也因此变得越发“诡异”和难以捉摸。人们推测，也许一些星团的中心就是黑洞，银河系中心也可能是一个质量巨大的黑洞。除了大黑洞之外，很可能还存在比小行星还要小的黑洞。甚至有人认为，地球本身也存在着黑洞。随着科学的不断发展，总有一天人们会撩开黑洞的神秘面纱。