黑洞到底“吃”什么

    科学家们的猜测

    几乎每个星系中心都有一个几百万倍于太阳质量的特大黑洞，它们中的一些相对比较温驯，就像银河系中心的黑洞。但是其它的会吸引巨大的高温碟状气体，在消逝前绽放出白热的光芒。这些碟状结构被称为活动星系核，它可以照亮整个母星系。

    多年以来，天文学家们一致猜测这些贪婪的黑洞主要从星系吞并中获取燃料。他们解释说，在星系堆积的混乱中，很多气体向星系中心汇集，然后被吞没。仿真的结果表明，黑洞是和星系一同成长的，一些观测结果甚至显示一些含有活动星系核的星系有轻微的扭曲，这是近期发生碰撞的标志。

    “这是很直观的”，德国马普学会天体物理研究中心的Knud Jahnke说：“但过去这只是一种直觉的想法。在法庭上你只能说有它存在的一些旁证，但没有足以一槌定音的证据。”

    先前的研究只关注存在有明显活动星核的星系，这很可能导致结果产生偏差，Jahnke说，他们也没有把活动星系同那些黑洞活动相对平静的星系作比较。

    星系分类者的新发现

    Jahnke的最新研究成果发表在1月10日的《天体物理学期刊》上，Jahnke和他的同事从COSMOS（The Cosmological Evolution Survey）的数据中选择星系，这是哈勃空间望远镜所完成的最大的连续性星系调查。这项调查覆盖了10倍月亮大的天空区域，发现了成百上千个星系。

    课题小组选择了140个活动星系核，或简称AGNs，这些星系都放射出大量的X射线，能穿透阻挡观测的气体和尘埃。他们还选择了超过1200个不活跃的星系，它们的距离和亮级都相同，这样可以保证图像的质量相同。接下来，天文学家们检测了近期发生星系碰撞的微妙标志，例如扭曲的碟状中心或者拖着尾巴的恒星。Jahnke和其他九位天文学家用肉眼检查了每个星系，这虽然看起来低端，却是可靠的挑出星系形状的方法。

    “没有神奇的算法可以告诉你星系是否正在吞并。”本文的第一作者，马普学会研究中心的研究生Mauricio Cisternas说，“人脑比任何算法都给力。”

    这些“人力”星系分类者们不是每次都能对哪些星系是合并的幸存者这一问题上达成一致，但他们发现吞并的星系不再可能像普通星系那样夜以继日地喂养它们中心的黑洞。至少有75%的活动星系通过其他的途径获取燃料。“我们没有观测更多AGN母星系的吞并。”Clsternas说，“因为已经有直接的证据推断吞并没有触发AGNs，这不是黑洞的主要燃料。”

    意见仍然有分歧

    “这是一个里程碑式的进步。”Arizona州立大学的星系天文学家Romeel Davé说，他没有参与这项研究，“这项独一无二的工作肯定给文献做了意义重大的填充。”

    但有两个误区要解释，第一是黑洞在吞并后很久才开始吸取营养，也就是当星系的形状平滑以后。然而Cisternas和Jahnke的说法并不一致，因为他们调查的星系很多都是完美的螺旋形。吞并很可能永久性的毁坏了星系的形状。但是Davé并不是很确信这一点。他说，“因为观测到螺旋结构不代表发生了吞并活动。”

    第二是这项新研究使用的是距地球80亿光年外的星系，虽然星系并没有远到无法清晰观测，但黑洞在100亿年前成长的最快。Davé说：“当时吞并可能仍是黑洞食物的重要来源。”。新哈勃3号广角照相机正进行的调查可以观测的更远，可能会解决这个问题。“这方面的资料很快就会完全完成。”Davé说。

    文/Lisa Grossman  编译/李泽源

    黑洞能通往其他宇宙？

    有科学家认为黑洞可能是通往其他宇宙的虫洞。如果这理论是正确的，将会有助于解释例如黑洞信息悖论等量子难题。来自法国巴黎高等科学研究所的物理学家和来自德国不莱梅国际大学的物理学家曾提出这样一个观点——黑洞其实就是虫洞。

    虫洞是连接时空架构中两个不同地方的弯曲通道。如果把宇宙想象为一个二维的纸张，虫洞就是连接这张纸片和另一张纸片的小通道。也就是虫洞连向的是一个拥有自己星星、星系等的另一个宇宙。

    引起空间扭曲的小球在三维世界的例子就是黑洞。黑洞事实上是存在于四维空间的一种现象，或者说，黑洞是连接三维世界与四维空间的通道。有可能通过对黑洞的深入研究，找到克服四维空间的办法。（柯辑）

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    什么是黑洞？

    当一颗恒星衰老时，热核反应耗尽了中心的燃料——氢。这样，他再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

    质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，怎么办？根据科学家的猜想，如果这颗恒星的质量大于太阳质量很多，甚至达到十几、几十倍，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很小、密度很大的天体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径），巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

    总的说来，恒星有三种结局：白矮星、中子星和黑洞。

    我们知道，太阳现在的半径是七十万公里。假如它变成一个黑洞,半径会缩到多少?只能有三公里。地球就更可怜了,它现在半径是六千多公里。假如变成黑洞，半径就缩小到只有几毫米。

    现在,白矮星已经找到了，中子星也找到了。黑洞找到没有?因为黑洞中的光无法逸出，所以我们无法直接观测到黑洞。科学家们是通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测黑洞的存在。比如说，恒星在被吸收入黑洞时会在黑洞周围形成吸积气盘，盘中气剧烈摩擦，强烈发热，会发出X射线。藉由对这类X射线的观测，可以间接发现黑洞并对其进行研究。

    黑洞真的存在吗？

    虽然现在黑洞的存在已被天文学界和物理学家的大多数研究者认同，但因为黑洞是无法观测的，所以也有不少科学家对此持有疑议。

    量子力学方面的反驳：黑洞中心的奇点具有量子不稳定性，所以整个黑洞不可能稳定存在。

    目前发现的黑洞是一些暗能量星：美国加利福尼亚劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的天体物理学家乔治·钱普拉因等认为，目前发现的黑洞是一些暗能量星，真正意义上的黑洞是不存在的。

    某些使用广义相对论等假设的延展理论可以推导出没有奇点的致密天体，统一可以完善解释所观测到的强引力现象，而这些理论在大部分状况下效应与广义相对论等价，例如同样具有重力透镜效应。黑洞的存在于宇宙学上并非绝对必要。

    （摘自中国天文科普网）