银河中心的巨怪_怪猫银河战舰下载

  地球像一只蓝色的巨眼,通过炫目的光芒和尘雾正盯着银河中心。在那闪烁的银心世界里,不是巨大的太阳,也不是碰撞着的云层或物质一反物质湮灭的伽马闪光。在那中心处,在那些物质的星云之中,隐藏着一块阴影。科学家打算抓住这一离我们3万光年的、不清楚的怪物。
  我们全力看着的这个阴影,它正是一个巨大的黑洞。黑洞不是看不见的吗?怎么会有阴影呢?
  在银心的天域中,引力是至尊的统治者,它抓住了一切,连光线都不例外,它把空间弯曲到破裂之点。黑洞也许是科学家最难以置信的预言。即使如此,科学家还是画出了它的理论图景,并指出了许多像是黑洞的天体。可是,却没有一个人确切地看到过黑洞。
  所有这些情况,或许有望得到改变。天文学家正把全球的射电望远镜连成一个网络,使之成为一个分辨率极高的探测设备。他们将把这只射电巨眼转向我们星系的中心,那片天域被称为人马座A",相信那里就是巨型黑洞所在之处。
  麻省理工学院海斯坦克天文台的杜利曼希望,不久将观察到该洞的暗影,进而关注落人物质,就此可推测黑洞周围的被扭曲时空。这将告诉我们,该黑洞是如何生成和成长的。
  这些观测也将是对爱因斯坦广义相对论的严格验证,黑洞的存在正是它的预言。那么是什么原因使我们相信,银心中潜伏着一个巨物呢?这是因为人们看到,极强的引力在拉动银心近旁的星体和云层的运动。估计中心巨物的质量高达450万个太阳,可是却塞人仅太阳系内层般大小的区域――能把物质挤压成如此紧密的,非巨型黑洞莫属。
  科学界认为,极大部分的大星系中心,皆有一个超级大黑洞。在那种所谓活动星系中,大量的气体旋入黑洞,形成一个炽热的物质盘,即吸积盘。它的亮度往往使其周围几十亿颗星球的光亮相形见绌。它将放射全波段的电磁辐射,从射电波到X射线。
  我们银河系的这个巨怪,倒不是大量“进食”的,它仅靠近旁星球流出的微薄气体而存活。这些气体向洞中落人,也同样升温发光,但要比活动星系所发的光暗弱得多。
  当然,黑洞本身并不辐射,甚至连光线都能吞没,那么我们如何能看到它们呢?前面已谈到,黑洞周围形成一个吸积盘,盘中的气体急速地流向中心的黑洞,它们因高温而发光,这些光也被黑洞俘去,故吸积盘的内层是看不到的。射电眼看到的只是一个暗影,它衬托在闪烁的炽热气体一吸积盘外层――之上。
  要看到这个阴影并非易事。它既没有明显的边界,而且还要受到来自黑洞前面的气体所发出的光和其他辐射的干扰。按相对论,一个450万个太阳质量的黑洞,其跨度为2700万千米。实际上,黑洞是一个极微小的点,这里所说的跨度是指黑洞视界的尺度。所谓视界,是黑洞引力占绝对统治的区域,任何物质(包括光)一旦进入视界,就永无逃出的机会。视界极大的引力将弯曲近旁的光线,看上去其面积好像大了2倍。即使如此,从地球看去也只是一个黑点,其视角只有50微弧秒。这相当于我们去观察放在月球上的一个篮球。
  一般的望远镜不可能看到如此小的一个黑点。但杜利曼采用了一项新的观测技术,称为天文甚长基线干涉仪(VLBI),这一技术可以把散布在全球各处的观测数据综合起来重建图像。
  以前VLBI对银心的观测太模糊了,不但没能看到黑洞的影子,更糟的是,盘旋在黑洞周围的气体对许多波长的电磁波是不透明的,这无异于给暗影盖了一块幕布。幸运的是,由于观测技术的进展,这个问题已经不再是障碍了。
  若射电望远镜在r毫米波长(或更短)上工作。就能穿过星际雾和内层气体的覆盖。此外,若一台射电望远镜配有多个天线盘,就理论而言,它们彼此相距越大,其图像越清晰;若相隔几千千米,则其分辨率足可看清这个暗影。
  早在2007年4月,杜利曼的小组就在VLBI的甚短波长(1.3毫米)上工作,但结果并不理想。他们采集到了来自人马座A"的辐射,但信息不够多,无法取得较好的图像,难以做出更深层次的分析。即使如此,这些早先的观测都具有一个很明显的特征:人马座A"确实是一个黑洞。根据伯劳德利克(加拿大学者)的看法,这些结果指出,他们正是看到了视界,那是黑洞的确切特征。
  视界是一个无实体的界限,在它里面没有任何东西能逃脱黑洞引力的抓捕。它们被无声无息地吞没,没有任何放射。有些理论家说,银心中可能不是一个黑洞,而是所谓的玻色子星,它们有实质的表面而非视界,由于大量气体落入表面,势必成为一颗体积最小的极热星。
  伯劳德利克分析了杜利曼的观测结果。他认为,若人马座A’有表面的话,它将灼热到稳定地辐射红外光;但事实上,人们并未观测到这类白热光。故人们得出结论说,我们确实看到人马座A",它披着视界的斗篷,把其内部的任何事物和宇宙的其余部分隔开。
  杜利曼并不满足于上述这些观测。他说,那个模糊的黑点只是一个开始。他将把观测移向更短的波长――0.87毫米。届时,将有更多的观测结果汇集到一起,以取得一个有关黑洞更具有揭示性的图像。
  巨大的微波眼建在智利的沙漠山上,大型的毫米,亚毫米阵列(ALMA)正在建造中。它具有66个天线盘,将于2012年投入运行。杜利曼说,对我们的观测而言,ALMA有如如虎添翼。它跟全球其他的观测设备协作,应能提供更清晰的人马座A"的图像,甚至揭示出活动星系M87中的更大黑洞。
  杜利曼说:“最令我兴奋的是,我们将能观测到瞬间的变化。在许多波长上的观测表明,盘旋在人马座A"周围的气体有时会突然爆发出射电暴。”杜利曼表示,他们还将关注环绕着的耀斑运动,以及它们实时被视界吞没的现象。
  他们的这些观测,有助于知悉这个黑洞的自转。相对论称,一个自转黑洞将在空间结构中形成一个旋涡,接近洞(实际上是视界)的物质热点将被这个旋涡卷入。所以我们由此可探索到人马座A"的白转速度,进而它将带给我们有关此黑洞形成的线索,因为它的自转依赖于它过去所消耗的东西。
  如此巨大质量的黑洞是如何形成的?理论学家提出了几种不同的人马座A"的成长模式。一种是靠吞食银河系气体,这些气体分享着整个星系的旋转,飞快地奔向视界,在其周围形成一个旋转着的吸积盘;盘中的气体越来越快地奔向黑洞,这一情况有如浴缸中的水流向泄水孔;当气体最终被吞没,其旋转量将加在黑洞上,那么人马座A"的自转可能达到相对论所允许的最大值,其视界的转速可接近光速。另一种模式,若人马座A"的成长是通过气体中的“小吃”(那是来自进入随遇性轨道近旁的气体群,由于它们的运动轨道是随遇性的,故它们的旋转量大多被相互抵消),这样人马座A"的自转速度可能较低;另一种是碰撞型,当一个较小星系跟银河系相向碰撞而合并时,由于每个星系都有自己的中心黑洞,那么当它跟人马座A"合二为一时,往往具有适中的自转。
  广义相对论在爱因斯坦提出近一个世纪以来,一直是我们最好的引力理论,跟观测精确匹配。但是这一理论从未在超强引力场,诸如在视界近旁做过检验,据相对论做出的预言都是比较极端的。
  若杜利曼所做的观测看到某些异常,这可能意味着相对论在超强引力场中将完全失效。而银河中心的巨怪,其阴影比我们想象得还要阴暗。
  不过,我们的巨型黑洞――人马座A"虽很难看清,却很开朗。若它像活动星系的中心黑洞那样处于爆发状态(指视界周围物质),那么地球上安能出现生命?我们这个超级黑洞较温和,但它也会爆发,若在30000年前去看,其亮度是现在的1亿倍。莫斯科空间研究院的莱姆尼斯塞夫说,这是因为铁克莱天文卫星看到了人马座B2氢云(离人马座A350光年)辐射出的高能x射线。唯一的解释是,30000年前,人马座A"爆发出甚强辐射,经过350年到达B2云层,激发后者产生X射线。
  要感谢人马座A"的温和性格,否则就不会有我们。这也许是宇宙的必然,但它出现在宇宙2000亿个星系中的银河系之中,可能是个偶然。

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