自然人文:黑洞之谜

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晴朗的夜晚人们遥望星空,那些亮晶晶的小星星看起来没有什么个性,它们存在的唯一证明只是它们的明亮。然而,还有不发出亮光的星体,它们的意义更为重大,也最为神秘。美国宇航局曾经发射高能天文观测系统,研究太空中看不见的光线,在发回的X射线宇宙照片中,最惊人的一幕是那些从前认为“消失”了的星体依旧放出强烈的宇宙射线,远甚于太阳这样的恒星。这证明了长久以来一个怪异的设想:宇宙中存在着看不见的黑洞。

如前所说,黑洞的性质不能用常规的观念思考,但是它的原理中学生都能接受。黑洞形成的必要条件是:一个巨大的物体,集中在一个极小的范围内。晚期的恒星恰巧具备了这个条件,当恒星能量衰竭时,高温的火焰不能抵消自身重力。逐渐向内聚合,原子收缩——牛顿法则起作用了:恒星进入了白矮星阶段,体积变小,亮度惊人。白矮星进一步内聚,最后突然变成了一个点。在我们看来,恒星消失了,一个黑洞诞生了。

一个像太阳这样大的恒星,自身引力又如此之大,可能最终收缩成一个高尔夫球大小,甚至“什么也没有”。由于无限大的密度,崩坍了的星体具有不可思议的引力,附近的物质都可能被吸进去,甚至连光线都不能逃脱——这是看不见它的原因。这个深不可测的洞,就被称为黑洞。根据相对论,90%的宇宙都消失在黑洞里。所以有一种令人吃惊的说法:“无限的黑洞乃是宇宙本身。”

那么,怎样才能在无际的太空中发现黑洞呢?天文学家利用光学望远镜和X射线观察装置密切注视着几十个“双子星座”,它们的特别之处在于两个恒星大小相等,www.feiyu01.com,谁都不能俘获谁,因而互为轨道运转。如果其中一颗星发生不规则的轨道变化,亮度降低或消失,就可能是附近产生了黑洞。

人类为探索黑洞付出了不懈的努力。最为成功的一次是在肯尼亚发射的第一颗X射线卫星观测系统,被称为“乌胡鲁”,在斯瓦希里语中是“自由”的意思。这个由美国宇航局发射的装置,运行了3个月就测到天鹅星座的异常。天鹅座X—1星发出的“无线电波”使得人们可以准确地测定它的位置。

X—1星比太阳大20倍,离地球8000光年。研究表明这颗亮星的轨道发生了改变,原因在于它的看不见的邻居——一个有太阳5至10倍大的黑洞,它围绕X—1星旋转的周期是5天,它们之间的距离是1300万英里。这是人类确定的最早的一颗黑洞体。

自从哥白尼和伽利略以来,还没有一个关于宇宙的理论具有如此的革命性。黑洞的普遍性一旦被证实,那么,“宇宙就比我们所想象的要神秘”。

我们知道宇宙处于不断的扩张中,这是“宇宙核”初始爆炸的结果,宇宙核乃是一切物质的来源。当那里的物质越来越稀薄时,宇宙是否停止扩张?天体的巨大引力是否最终引起宇宙收缩?相对论的回答是肯定的。黑洞的存在部分地证实了它的预言。即使宇宙不会消失在一个黑洞中,也可能会消失在几个黑洞中。另外,彻底揭开黑洞之谜,还意味着对有关地球从发展到终极的思考有一个明确的答案。