為了研究太空中看不見的光線，美國宇航局研制發(fā)射了高能的天文觀察系統(tǒng)。在其發(fā)射的X射線宇宙照片中，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了最驚人的一幕：那些人們認(rèn)為已經(jīng)泯滅了的星體依然放射出比太陽這樣的恒星更為強(qiáng)烈的宇宙射線。這證明了長久以來人們的一個(gè)大膽的設(shè)想：宇宙中確實(shí)存在著看不見的“黑洞”
什么事黑洞？要解釋這個(gè)問題，我們要從萬有引力談起。
牛頓的萬有引力定律認(rèn)為，地球和宇宙間的一切天體，都具有強(qiáng)大的相互吸引力，它們能牢牢地吸引住附近的一切物體。比如地球的引力吸引著地表的物質(zhì)使之不能隨意離開地球；人們要把衛(wèi)星送上剛好可以繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道，不會(huì)脫離軌道也不會(huì)折回地球，至少需要8千米每秒的速度。我們把這個(gè)速度稱之為第一宇宙速度；如果我們要把一個(gè)飛船送到火星上去，需要徹底擺脫地球引力，沖過繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道，就需要11千米每秒的速度，我們稱之為第二宇宙速度，也稱之為表面脫離速度。不同的脫離速度需要的速度不同，與天體的質(zhì)量密切相關(guān)。
那么人們就會(huì)好奇，宇宙中是否有一種天體的質(zhì)量超級大，表面的脫離速度超過了光速，需要30萬千米每秒，引力強(qiáng)大到光都跑不出來？
1798年，法國天文學(xué)家拉普拉斯從牛頓力學(xué)出發(fā)，語言了宇宙中可能存在引力超級之大的天體。他認(rèn)為“宇宙中最明亮的天體，很可能我們根本就看不到它”。他大膽的假說，如果有一個(gè)天體的密度或質(zhì)量足夠大，大到一個(gè)極限，這時(shí)很可能是不可見的。因?yàn)楣馑俚陀诒砻婷撾x速度，無法離開天體到達(dá)我們這里。他的預(yù)測就是一種早期的黑洞理論。
近代以來，愛因斯坦發(fā)飆了廣義相對論，越來越多的自然科學(xué)家從牛頓力學(xué)和廣義相對論出發(fā)，得了類似的結(jié)論，紛紛語言“黑洞”的存在。科學(xué)家們提出，一個(gè)球形的天體，一旦質(zhì)量超過太陽的2倍，就可能引發(fā)“引力崩潰”。也就是說，它可能會(huì)向自己的中心引力坍縮，成為一個(gè)體積無限小，質(zhì)量無限大的質(zhì)點(diǎn)。根據(jù)廣義相對論，德國科學(xué)家史瓦西計(jì)算出一個(gè)可能具備無窮大引力的天體半徑。他進(jìn)一步闡述說，一個(gè)天體一旦半徑達(dá)到這個(gè)值，就很有可能有無限大的引力，包括光在內(nèi)的一切物質(zhì)都擺脫不了它的引力。這個(gè)有能力把一切吸引住的地方，人們無法看到它，因而稱之為黑洞。
當(dāng)今的科學(xué)家們更加確切的定義黑洞，他們認(rèn)為黑洞是廣義相對論能夠預(yù)言的一種特殊天體。這種天體有一個(gè)封閉的邊界叫做“視界”，這是它的基本特征。視界的封閉也是相對而言的，外界的物質(zhì)和輻射可以進(jìn)入視界，而視界內(nèi)部的一切都無法逃脫到外面。光線也出不來，人們就看不到它，這就是黑洞之所以“黑”的原因；任何東西進(jìn)入就無法出來，黑洞仿佛永遠(yuǎn)處于饑餓狀態(tài)，猶如“無底洞”，有人形象地把它稱為“星墳”。
人們已經(jīng)不再質(zhì)疑是否有黑洞，那么黑洞里面的情況如何呢？由于目前對黑洞還沒有直接的觀測依據(jù)，科學(xué)家們只能從理論上推測。假如有一位無畏的科學(xué)家乘坐飛船飛向黑洞去，他最先感到的是巨大的吸引力。他要是從窗口望出去，就會(huì)看到一個(gè)平底鍋似圓盤在周圍星光的襯托下很顯眼。走的跟近，元芳似乎有“地平線”，發(fā)出X射線，那似乎深不見底的黑洞便是被這“地平線”包圍著。
科學(xué)家一直在尋找證明黑洞存在的證據(jù)。黑洞本身不能被直接觀測到的，但它的引力相當(dāng)之大，會(huì)影響附近的天體的運(yùn)動(dòng)。于是人們找到了間接觀測黑洞的方法，那就是由附近天梯的運(yùn)動(dòng)來推測黑洞的存在。如果有物質(zhì)落向黑洞，當(dāng)它接近但還沒有到達(dá)視界時(shí)，就會(huì)圍繞著黑洞外圍做告訴旋轉(zhuǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡呈現(xiàn)盤狀或是喇叭狀，而這些物質(zhì)在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)因?yàn)槟Σ廉a(chǎn)生高溫，同時(shí)釋放出強(qiáng)大的高能X射線。人們用儀器可以探測到X射線的，所以這類高能輻射也成為證明黑洞存在的重要線索。
經(jīng)過人類科學(xué)家不斷探索，終于發(fā)現(xiàn)了“天鵝X-1射線源”，有一顆比太陽大20倍的亮星和它相互圍繞著旋轉(zhuǎn)。估計(jì)這個(gè)X射線源便是一個(gè)黑洞，而且這個(gè)黑洞大概擁有8倍太陽的質(zhì)量。人們還估計(jì)，在一個(gè)叫M87的橢圓星系的 核心，很可能有一個(gè)質(zhì)量巨大的黑洞，而它有90億倍太陽的質(zhì)量。
從這個(gè)結(jié)了果出發(fā)，科學(xué)家們大膽地做了個(gè)更深一步的設(shè)想。他們而認(rèn)為，在整個(gè)宇宙中，普遍存在著黑洞，而且組成宇宙的主要天體很有可能就是黑洞。他們還進(jìn)一步預(yù)言，在銀河系中心，很有可能也存在著一個(gè)質(zhì)量相當(dāng)于500萬個(gè)太陽質(zhì)量的巨大黑洞。正是由于它的巨大的引力，才將銀河系中成千上萬的恒星吸引住，這些恒星和氣體的運(yùn)行速度極快，而且都圍繞著銀河系中心旋轉(zhuǎn)，成為一個(gè)十分巨大的集合體，銀河系由此而成。
那么，什么原因?qū)е掠钪嬷械暮诙葱纬赡?？有人認(rèn)為，恒星到了它的萬年，耗盡全部的核燃料，由于自身引力發(fā)生坍縮。如果坍縮物質(zhì)的質(zhì)量比太陽大3倍，那么最終的坍縮產(chǎn)物就是黑洞。此類黑洞的質(zhì)量一般不會(huì)很大，不超過太陽質(zhì)量的50倍。另外有人還認(rèn)為由于在星系或球狀星團(tuán)的中心部分密集分布了很多恒星，以致于星和星之間極易發(fā)生大規(guī)模的碰撞，導(dǎo)致超大質(zhì)量天體的坍縮，質(zhì)量超過太陽1億倍的黑洞就這樣形成了。還有一種說法認(rèn)為，也許是在宇宙大爆炸時(shí)，產(chǎn)生了極為強(qiáng)大的力量，一些物質(zhì)被如此強(qiáng)大的力量擠得非常緊密，于是產(chǎn)生了“原生黑洞”。
一旦證實(shí)了黑洞的普遍存在，那么宇宙不但神秘如同我們的想象，甚至神秘超乎我們的想象。我們知道宇宙仍處于不斷的擴(kuò)張中，這是宇宙大爆炸的結(jié)果，爆炸中心的宇宙核是一切物質(zhì)的 來源。宇宙是否會(huì)在宇宙核的物質(zhì)變得很稀薄時(shí)停止擴(kuò)張？是否會(huì)因?yàn)閭€(gè)天體的自身引力而導(dǎo)致收縮？相對論的回答是肯定的，黑洞的存在部分地證實(shí)了相對論的判斷。也許宇宙不會(huì)消失在一個(gè)黑洞中，那么很可能會(huì)消失在幾百萬個(gè)黑洞中。因此，徹底揭開黑洞之謎，還關(guān)系著人類對宇宙歸宿的追問。
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