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发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标  题: 宇宙学·新天体·黑洞
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月03日12:40:26 星期六), 站内信件



　　　　阿西莫夫最新科学指南·宇宙学·新天体

　　　　　　　　[美]I. 阿西莫夫　著　　朱　岚　译

黑洞

　　中子星也不是极限。当奥本海默在1939年研究出中子星的性
质时，他还预言，一颗质量足够大的恒星（超过我们太阳质量的
3．2倍）可能会坍缩成一个点（奇点）。当这种坍缩超过中子星
阶段以后，引力场的强度将变得十分强大，任何物质（实际上，
连光线在内）都不能逃逸出来。任何物质如果被它的难以想象的
强引力场吸住，都会陷进去而再无逃脱的机会，因此可以把它形
象他说成是空间的一个无限深的“洞”。因为连光线也逃逸不出
来，所以是个黑洞，黑洞这个词是美国物理学家惠勒在20世纪60
年代首先使用的。
　　具有足够的质量而有机会在坍缩时形成黑洞的恒星大约只占
1/1000；而在这1/1000的恒星中，大多数在超新星爆发的过程中
会失去足够质量，从而避免形成黑洞的命运。即使如此，目前仍
可能有数千万颗这样的恒星存在，而自我们银河系存在以来可能
已有10亿颗。即使这些大质量恒星实际上只有1/1000在坍缩时形
成黑洞，在我们银河系的各个地方仍应该有100万个黑洞。 如果
真是这样的话，那么，它们到底在哪里呢？
　　麻烦的是，黑洞极难探测到。因为它们不发射光或任何形式
的辐射，所以用一般的方式看不到它们。而且，尽管它们的引力
场对邻近的区域非常强大，但在星际距离上引力场的强度并不比
一般恒星大。
　　但是在某些情况下，黑洞会在一些特殊的条件下存在，因而
可能被探测到。假设一个黑洞是一个双星系统的一部分，它和一
颗伴星环绕着一个共同的引力中心转动，而这颗伴星是一颗普通
的恒星。
　　假如它们彼此间靠得非常近，那么，普通恒星上的物质便一
点儿一点儿地向黑洞漂移，并形成一个环绕黑洞的轨道。这种在
环绕黑洞的轨道上的物质叫做吸积盘，在吸积盘里物质会一点儿
一点儿地螺旋般地进入黑洞，并在进入黑洞的过程中放射出Ｘ射
线。



图：天体GRO J1655-40可能是一个正在快速旋转的黑洞。
钱德拉Ｘ射线望远镜负责组的A. Hobart作图。

　　然后，我们必须在看不到恒星的天空中搜寻有没有Ｘ射线源，
但这个源必须看上去环绕着另一颗邻近的可见恒星转动。
　　1965年，在天鹅座探测到一个特别强的Ｘ射线源，被命名为
天鹅Ｘ－１。据推测，它大约距离我们10000光年。 1970年从肯
尼亚海岸发射了一颗Ｘ射线探测卫星， 从空间探测到161个Ｘ调
射线源。而在此之前，天鹅Ｘ－１一直被认为只是又一个普通的
Ｘ射线源。1971年，这颗Ｘ射线探测卫星探测到，从天鹅Ｘ－１
发射出来的Ｘ射线在强度上有不规律的变化。这种不规律的变化
正是物质在喷发中从吸积盘进入黑洞时所预料发生的。
　　立即对天鹅Ｘ－１进行了仔细地搜寻，在它邻近的地方发现
了一颗质量约为我们太阳30倍的又大又热的蓝星。天文学家博尔
特在多伦多大学证明，这颗星和天鹅Ｘ－１相互绕着对方旋转。
从轨道的性质来判断，天鹅X1是一颗普通的恒星，它必然会被观
测到。因为它不曾被人看到，所以它必定是一个非常小的天体。
同时，因为它的质量太大，不可能是一颗白矮星，甚至不可能是
一颗中子星，所以它必定是一个黑洞。虽然天文学家还没有完全
肯定这个假设，但是大多数天文学家对这个证据表示满意，并且
相信天鹅Ｘ－１是将被发现的第一个黑洞。
　　黑洞似乎可能在恒星分布最稠密的地方和大块物质可能在一
处聚集的地方形成。因为辐射的高强度是和球状星团或星系核等
恒星聚集的中心区域联系在一起的，所以，天文学家们越来越相
信，在这种星团或星系的中心存在着黑洞。



图：星系NGC4261的中心可能是一个黑洞。哈勃望远镜摄。

　　在我们银河系的中心确实探测到一个致密而高能的微波源。
这个微波源会不会是一个黑洞呢，一些天文学家推测那的确是一
个黑洞，并推测我们银河系的黑洞有1亿颗恒星的质量， 相当于
我们整个银河系质量的1/1000。 它的直径约为太阳的500倍（相
当于一颗巨大的红巨星的直径），大到足以通过潮汐效应将恒星
分裂。如果恒星接近的速度够快的话，甚至会在恒星瓦解之前将
它整个吞掉。
　　实际上，现在看来，物质从黑洞中逃脱出来是可能的，当然
不是以一般的方式。1970年，英国物理学家霍金指出，黑洞所含
的能量有时会产生一对亚原子粒子，其中之一会脱离黑洞。实际
上，这就是说黑洞会挥发。一般恒星般大小的黑洞挥发的非常慢，
要把黑洞全部挥发掉，需要的时间长得令人难以想象（大约是目
前宇宙寿命的几万万亿倍）。
　　然而，当黑洞的质量变小时，挥发的速率会增加。一个大小
不超过一个行星或小行星的微型黑洞，它的挥发速率将会快得足
以发射出大量的Ｘ射线。而且随着挥发和质量的减小，挥发的速
率和Ｘ射线的产生率都会稳定地增加。最后，当微型黑洞小到一
定程度后，它就会爆发并发射出具有γ射线特性的脉冲。
　　但是，究竟是什么力量把少量的物质压缩到形成微型黑洞所
需要的如此高的密度的呢？大质量恒星可以由本身的引力场自行
压缩，但是行星般大天体靠自身的引力场就不行了，因为后者比
前者需要更大的密度才能形成黑洞。
　　1971年，霍金提出，微型黑洞是在大爆炸时形成的，因为那
时的条件远比其他任何时候极端。那时形成的微型黑洞有一些可
能是非常小的， 即使今天，在它们存在150亿年之后，它们已经
挥发成为一个爆炸点，而天文学家仍可能会探测到γ射线，从而
证实它们的存在。
　　这个理论虽然具有吸引力，但到目前为止，还没有人报道过
这种证据。



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