黑洞到底「吃」什麼

科學家們的猜測

幾乎每個星系中心都有一個幾百萬倍於太陽質量的特大黑洞，它們中的一些相對比較溫馴，就像銀河系中心的黑洞。但是其它的會吸引巨大的高溫碟狀氣體，在消逝前綻放出白熱的光芒。這些碟狀結構被稱為活動星系核，它可以照亮整個母星系。

多年以來，天文學家們一致猜測這些貪婪的黑洞主要從星系吞併中獲取燃料。他們解釋說，在星系堆積的混亂中，很多氣體向星系中心彙集，然後被吞沒。模擬的結果表明，黑洞是和星系一同成長的，一些觀測結果甚至顯示一些含有活動星系核的星系有輕微的扭曲，這是近期發生碰撞的標誌。

「這是很直觀的」，德國馬普學會天體物理研究中心的KnudJahnke說：「但過去這只是一種直覺的想法。在法庭上你只能說有它存在的一些旁證，但沒有足以一槌定音的證據。」

先前的研究只關注存在有明顯活動星核的星系，這很可能導致結果產生偏差，Jahnke說，他們也沒有把活動星系同那些黑洞活動相對平靜的星系作比較。

星系分類者的新發現

Jahnke的最新研究成果發表在1月10日的《天體物理學期刊》上，Jahnke和他的同事從COSMOS（TheCosmologicalEvolutionSurvey）的數據中選擇星系，這是哈勃空間望遠鏡所完成的最大的連續性星系調查。這項調查覆蓋了10倍月亮大的天空區域，發現了成百上千個星系。

課題小組選擇了140個活動星系核，或簡稱AGNs，這些星系都放射出大量的X射線，能穿透阻擋觀測的氣體和塵埃。他們還選擇了超過1200個不活躍的星系，它們的距離和亮級都相同，這樣可以保證圖像的質量相同。接下來，天文學家們檢測了近期發生星系碰撞的微妙標誌，例如扭曲的碟狀中心或者拖著尾巴的恆星。Jahnke和其他九位天文學家用肉眼檢查了每個星系，這雖然看起來低端，卻是可靠的挑出星系形狀的方法。

「沒有神奇的演算法可以告訴你星系是否正在吞併。」本文的第一作者，馬普學會研究中心的研究生MauricioCisternas說，「人腦比任何演算法都給力。」

這些「人力」星系分類者們不是每次都能對哪些星系是合併的倖存者這一問題上達成一致，但他們發現吞併的星系不再可能像普通星系那樣夜以繼日地餵養它們中心的黑洞。至少有75%的活動星系通過其他的途徑獲取燃料。「我們沒有觀測更多AGN母星系的吞併。」Clsternas說，「因為已經有直接的證據推斷吞併沒有觸發AGNs，這不是黑洞的主要燃料。」

意見仍然有分歧

「這是一個里程碑式的進步。」Arizona州立大學的星系天文學家RomeelDavé說，他沒有參與這項研究，「這項獨一無二的工作肯定給文獻做了意義重大的填充。」

但有兩個誤區要解釋，第一是黑洞在吞併後很久才開始吸取營養，也就是當星系的形狀平滑以後。然而Cisternas和Jahnke的說法並不一致，因為他們調查的星系很多都是完美的螺旋形。吞併很可能永久性的毀壞了星系的形狀。但是Davé並不是很確信這一點。他說，「因為觀測到螺旋結構不代表發生了吞併活動。」

第二是這項新研究使用的是距地球80億光年外的星系，雖然星系並沒有遠到無法清晰觀測，但黑洞在100億年前成長的最快。Davé說：「當時吞併可能仍是黑洞食物的重要來源。」。新哈勃3號廣角照相機正進行的調查可以觀測的更遠，可能會解決這個問題。「這方面的資料很快就會完全完成。」Davé說。

文/LisaGrossman編譯/李澤源

黑洞能通往其他宇宙？

有科學家認為黑洞可能是通往其他宇宙的蟲洞。如果這理論是正確的，將會有助於解釋例如黑洞信息悖論等量子難題。來自法國巴黎高等科學研究所的物理學家和來自德國不萊梅國際大學的物理學家曾提出這樣一個觀點——黑洞其實就是蟲洞。

蟲洞是連接時空架構中兩個不同地方的彎曲通道。如果把宇宙想像為一個二維的紙張，蟲洞就是連接這張紙片和另一張紙片的小通道。也就是蟲洞連向的是一個擁有自己星星、星系等的另一個宇宙。

引起空間扭曲的小球在三維世界的例子就是黑洞。黑洞事實上是存在於四維空間的一種現象，或者說，黑洞是連接三維世界與四維空間的通道。有可能通過對黑洞的深入研究，找到克服四維空間的辦法。（柯輯）

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什麼是黑洞？

當一顆恆星衰老時，熱核反應耗盡了中心的燃料——氫。這樣，他再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最後形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恆星主要演化成白矮星，質量比較大的恆星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算，中子星的總質量不能大於三倍太陽的質量。如果超過了這個值，怎麼辦？根據科學家的猜想，如果這顆恆星的質量大於太陽質量很多，甚至達到十幾、幾十倍，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積很小、密度很大的天體。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小於史瓦西半徑），巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恆星與外界的一切聯繫——「黑洞」誕生了。

總的說來，恆星有三種結局：白矮星、中子星和黑洞。

我們知道，太陽現在的半徑是七十萬公里。假如它變成一個黑洞,半徑會縮到多少?只能有三公里。地球就更可憐了,它現在半徑是六千多公里。假如變成黑洞，半徑就縮小到只有幾毫米。

現在,白矮星已經找到了，中子星也找到了。黑洞找到沒有?因為黑洞中的光無法逸出，所以我們無法直接觀測到黑洞。科學家們是通過測量它對周圍天體的作用和影響來間接觀測或推測黑洞的存在。比如說，恆星在被吸收入黑洞時會在黑洞周圍形成吸積氣盤，盤中氣劇烈摩擦，強烈發熱，會發出X射線。藉由對這類X射線的觀測，可以間接發現黑洞並對其進行研究。

黑洞真的存在嗎？

雖然現在黑洞的存在已被天文學界和物理學家的大多數研究者認同，但因為黑洞是無法觀測的，所以也有不少科學家對此持有疑議。

量子力學方面的反駁：黑洞中心的奇點具有量子不穩定性，所以整個黑洞不可能穩定存在。

目前發現的黑洞是一些暗能量星：美國加利福尼亞勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的天體物理學家喬治·錢普拉因等認為，目前發現的黑洞是一些暗能量星，真正意義上的黑洞是不存在的。

某些使用廣義相對論等假設的延展理論可以推導出沒有奇點的緻密天體，統一可以完善解釋所觀測到的強引力現象，而這些理論在大部分狀況下效應與廣義相對論等價，例如同樣具有重力透鏡效應。黑洞的存在於宇宙學上並非絕對必要。

（摘自中國天文科普網）