天文學家最近觀測到一次神奇的「黑洞蝕」,還利用這次天文良機,測量了黑洞周圍即將被吞噬的物質的結構。 

我們知道有日蝕、月蝕,那麼這「黑洞蝕」是怎麼回事?還是讓我們看看天文學家怎麼說。 

日蝕與月蝕 

月球自己不發光,而是反射太陽的光。


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難得一見的天象 神奇的黑洞蝕

NGC 1365星系,直徑20萬光年。大圖為可見光圖,右下的小圖為星系中心的活躍區域,可以通過X光觀測到。(NASA/ESO)

文 ◎ 方洪


天文學家最近觀測到一次神奇的「黑洞蝕」,還利用這次天文良機,測量了黑洞周圍即將被吞噬的物質的結構。 

我們知道有日蝕、月蝕,那麼這「黑洞蝕」是怎麼回事?還是讓我們看看天文學家怎麼說。 

日蝕與月蝕 

月球自己不發光,而是反射太陽的光。不過當月球運行至地球的陰影部份時,太陽、地球、月球恰好(或幾乎)在同一條直線上。從太陽照射到月球的光線,會被地球所掩蓋,因此看到的月亮像是缺了一塊,這就是通常所說的月蝕(又稱月食)。 

日蝕(或稱日食)是另一種天文現象。日蝕的發生,也同地球、月球和太陽的相對位置有關。當月球運行到太陽與地球之間時,對地球上的部份地區來說,月球位於太陽前方,因此來自太陽的光線被部份或全部擋住。看起來好像是太陽的一部份或全部消失了。日蝕只在朔,即月相呈現新月、月球與地球呈現下合狀態時才會發生。 

超級黑洞 

黑洞是一類質量極大的天體。由於質量太大,巨大的引力作用使得光線都無法逃逸。因此黑洞其實是無法直接觀測到的。但是科學家們可以通過周圍物質被吸引的情況,來判斷黑洞的位置。 

在距離地球6,000萬光年的宇宙深處有一個星系叫做NGC 1365。這個螺旋星系有個非常活躍的核心區域,不斷的吞噬著周圍的星系物質。天文學家相信那堿O一個超級黑洞。

一旦物質進入了黑洞附近的一定範圍,就再也不可能逃脫,這個邊界在天文學中叫做「無歸點」

大量的星系物質被巨大的引力吸引,迅速的被拖向黑洞。一旦物質進入了黑洞附近的一定範圍,就再也不可能逃脫,這個邊界在天文學中叫做「無歸點」(或「事界」——event horizon)。當物質越過「無歸點」前,它們將被加熱到數百萬度,放射出強烈的X光。 

觀測這樣的物質,要歸功於美國航天局(NASA)的錢德拉X光望遠鏡,正是它看到了黑洞周圍盤狀結構氣體物質所發出的X光。 

難得的「黑洞蝕」 

但是要直接測量這些物質的範圍,並不容易。科學家們利用了一次「黑洞蝕」機會,終於看清了黑洞周圍盤狀結構氣體物質的大小。 

對於日蝕、月蝕的發生,我們知道,是地球、月球和太陽的相對位置造成的。而「黑洞蝕」的發生很偶然,這是地球、NGC 1365星系中的一些巨大氣體團和黑洞的相對位置決定的。這堨角j的氣體團扮演了日蝕過程中月亮的角色,它擋住了黑洞周圍的物質盤發出的X光。 

「黑洞蝕」給天文學家絕好的機會,測量物質盤的大小,或者說,黑洞的這道大餐的規模。結果發現放射X射線的物質盤的直徑是7個天文單位,也就是太陽到地球距離的7倍。換句話講,如果這個盤狀結構在太陽系中,它將吞沒火星到小行星軌道範圍內的一切。

但是在浩瀚的宇宙中,這樣的距離微不足道。它只有NGC 1365星系本身的1/20億。而大約相當於黑洞本身大小(從無歸點算起)的10倍。 

研究人員埃爾維斯(Martin Elvis)表示,盤狀結構中的物質距離黑洞太近了,它們將不可避免的在引力作用下越過無歸點,被黑洞吞噬。科學家們還估計了黑洞吃掉這頓大餐的時間,大約是100年的時間,這在宇宙中只是轉瞬之間。 

研究人員還推算出了高密度氣體雲的位置——距離黑洞無歸點大約1%光年,這比人們預計的要近得多。 

太空傳奇 

類似NGC 1365H中心這樣的活躍星系核屬於宇宙中最亮的物質。科學家們相信,對它們的研究有助於解開宇宙歷史上的很多謎團,但是目前人們瞭解的知識還是非常少的一點。 

黑洞的存在,很長時間堨u是根據現代物理學理論,作出的一個預言。

由於黑洞本身不能直接觀測,加上任何物質一旦進入就無法逃脫,因此人們對於黑洞的性質,尤其是黑洞內部的情況知之甚少。其實黑洞的存在,很長時間堨u是根據現代物理學理論,作出的一個預言。 

那麼這些不斷吞吃周圍物質的黑洞們最終會甚麼樣呢?英國著名科學家、時間簡史作者霍金認為,黑洞將逐漸依放射線的方式揮發,直至消失,一切內部的信息都將消失。但是也有很多科學不買帳,他們認為,信息是不滅的,而是去了其他甚麼地方。那麼究竟是甚麼地方呢? X

這是藝術家描述的「黑洞蝕」過程。左側為錢德拉望遠鏡;右面中心的黑色球體代表黑洞範圍(從無歸點算起),周圍的光亮盤狀結構為被加熱至數百萬度,釋放X光的物質。這些物質將被黑洞吞噬;外圍的團狀結構為氣態雲團。上圖:盤狀結構的X光可以直接被錢德拉捕獲。下圖:盤狀結構的X光被雲團遮擋,造成「黑洞蝕」。(NASA/CXC/M.Weiss)

 

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