探测神秘的黑洞:科学家需要做什么?

吹毛成仙

　　说起黑洞，很容易让人望文生义，我们一听到这个名词，就会认为它就是一个“大黑窟窿”，其实，它就是一种天体，就像你知道的星星月亮太阳一样，不同点在于，它的引力场是如此之强，连光都逃脱不了它的“魔爪”。

　　为了解开黑洞之谜，科学家们展开了寻找和研究黑洞的行动。

　　也许，有那么一天，我们的宇宙飞船遭遇到的并不是一个坚实的物体，而是到了宇宙的一个区域边界，那里的引力左右已经演绎到了极致，在下面等待他们的，是太空的一个黑洞，一个大型天体消失后，留下的一个让你无法逃避的无底深渊。

　　天文学家查尔斯的工作就是寻找黑洞，他对黑洞非常感兴趣，他已经找到了证明银河系存在黑洞的确切证据。寻找黑洞是现代科学家们能做的最为激动人心的事情。

　　要成为一个合格的黑洞搜寻者，你必须使用大型的陆基望远镜，我们必须去北半球的拉帕尔马和夏威夷，南半球的南非、智利和澳大利亚，查尔斯和他的天文学家伙伴们呼吁使用最先进的天文设备来研究这些神秘的天体，当卫星通过时他们用X光拍照，他们使用哈勃望远镜来观察天体，在地面上，他们使用了最先进的射电和光学望远镜。



　　黑洞的主要特征，就是让人难以搜寻，其实它们就是一些人们无法看到的天体，如果你想象一个黑洞，某件物体正在掉入其中。直到二十世纪九十年代，科学界才达成一致的意见——黑洞确实存在。

　　从理论上说，在黑洞中，所有的物理定律都失效了，基普·索恩教授对此说“我关心的是，黑洞与现实的宇宙之间究竟有什么联系呢？”从数学的角度来看，这个问题的答案是很明确的，当一个天体毁灭时，它没有别的选择，只能形成一个黑洞。

　　面对比世界上所有海滩上的沙粒还要多的星星，我们怎么才能找到一颗吸收光线而不是发出亮光的星星呢？

　　实际上天文学家寻找的并不是黑洞本身，而是黑洞在其空间周围，所产生的效果。查尔斯正在寻找哪些在天体轨道上的星星，它们是可能会被黑洞吸入的，可以看到的星星，但是即使这样的星星，也很难被找到。

　　我们怎么才能找到一颗吸收光线而不是发出亮光的星星呢

　　当我们草堆中寻找一枚针的时候，我们希望那针能大喊一声“我在这儿呢！”二十世纪八十年代后期，我们的确是这样做的。



　　日本发射了一颗X光照相卫星，它带有全方位检测仪，用来探测宇宙任何方位的X光，正是这种光能够帮助我们找到躲在草堆中的那根针，在1989年描述天体时，这个卫星报告，在我们的银河系附近，突然迸发出了神秘的X光，发光源是3000光年意外的隐形物，在它周围好像有一颗星星在围绕着它旋转，这颗星的名字叫做V404星，它正是查尔斯一直都在寻找的那颗星星。

　　查尔斯进行黑洞研究的主要武器就是巨大的赫歇尔望远镜，这个望远镜放置在一座海拔2500米高的死火山上，在过去的7年里，查尔斯一直把望远镜对准着V404星，试图找出它所围绕的高密度物体到底是什么，这种物体很有可能是恒星质黑洞。

　　根据理论，这种黑洞的重量是太阳级恒星的十倍，但是它的直径大约和伦敦市的中心一样，不太常见的是第二种，也就是特大质量的黑洞，它们隐藏在银河系的中心。但是要了解任何一个黑洞，我们必须先从研究它的引力开始，因为在黑暗中，引力控制着一切，黑洞是由引力引起的，最早对引力研究的是伟大的科学家牛顿，你一定听过苹果坠落的故事吧？

　　牛顿告诉我们，万有引力。物体的质量越大，引力就越大，而第一个将引力和光速有限观点结合在一起的人，就是米歇尔。

　　他利用牛顿地心引力的观点，来对黑洞进行研究，米歇尔最大的成就是设想星星发出光芒和火箭离开行星的方式是一样的，完全摆脱地球引力的拉力，到空间去旅行，火箭需要每秒114公里的上推力，这比地心引力要把它拉回来的速度快多了。米歇尔对火箭登月的事情一无所知，但他知道，从理论上讲，一个大型天体确实具有那么大的引力，甚至于将每秒30万公里行驶的光拉回到自己的控制范围之内。

　　米歇尔总结出，如果你有一个比太阳重1亿倍的物体，那么光就不可能从它那里逃脱，而且，因为这个原因，我们根本无法看见宇宙间最大的物体，米歇尔阐明了引力是如何把一个天体变黑的，但是没解释它是怎么样变成了一个洞。

　　我们看到的每颗星星，在它们的核心中都有巨大的核反应，那就是使星星像我们的太阳那样明亮、炽热，只有核反应才能与引力抗衡，由于有向外推的能量的阻力，才使得太阳不会再内拉里的作用下变小或者是密度变大，这是一个不稳定的动态平衡，但是最后总是引力获胜。

　　每颗星星，在它们的核心中都有巨大的核反应。当太阳用尽了核燃料时，它自己的引力会将自己挤压成一个像地球大小的天体，但是密度要比原来大10万倍，我们的太阳变小了那么它的引力也变小了，所以它根本变不成黑洞，天文学家把那像微弱余火的星球叫做白矮星。

　　天文学家把那像微弱余火的星球叫做白矮星

　　但是如果是大型天体，那么在它消失时还会伴随一声巨响，当我们看到像超新星那样的外部爆炸时，就是内部爆炸的假象，核心受到了巨大的引力，以至于所有原子都被挤压成超密集型的比原子还要小的粒子小球。

　　这种小球叫做中子，它变成了一个中子星，它的直径仅有二十公里左右。我们知道像太阳这样普通的星球会变成白矮星，我们还知道了中子星有点重，除此之外，你想了解的一定就是黑洞了。

　　从理论上说，当一个中子星的重量是我们太阳的三倍的时候，甚至中子都不可能抗拒引力的作用了，那么发生大的变化就是不可避免的了。由于中央密度太大了，连空间本身也无法抗拒引力，在引力的作用下，宇宙的时间和空间开始剧烈的扭曲变形，并且绞在一起，崩塌体内部产生的这种黑暗，开始无情的向外扩散，同时把周围星体发出的光，无情的吸进来，这样黑洞就诞生了。

　　探测黑洞的形成，并不是一个简单的过程，因为很多时候，一个黑洞的形成经历的时间太久了，科学家也只能通过对黑洞附近的强大引力去推测黑洞的存在，以及形成的相关条件。探测黑洞，我们依然有很长的路走。

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