刘安立
黑洞是指太空中这样的区域:这里的引力如此强大,就连光线都不能逃出。引力之所以强大,是因为物质被压缩到一个极小空间。这种压缩可能出现在恒星生命尽头。一些黑洞是恒星死亡的结果。因为光线无法逃逸,黑洞自然是不可见的。那么,科学家怎么会知道黑洞存在,并且在拍摄到黑洞照片之前就能探测黑洞呢?
黑洞有多大黑洞有大有小,但主要的黑洞类型有3种。黑洞的质量和大小决定着黑洞属于哪种类型。最小的黑洞被称为原始黑洞。科学家相信,这类黑洞只有一个原子大小,但质量相当于一座大山。最常见的是中等大小的黑洞,即恒星黑洞,其质量可能比太阳质量大20倍,但黑洞大小仅为一个直径约16千米的大球。银河系中可能存在几十个恒星黑洞。最大的黑洞被称为超大质量黑洞。它们每个的质量都极大。科学证据表明,每个大型星系的中心都包含一个超大质量黑洞。银河系中心的超大质量黑洞被称为人马座A*,它的质量约为太阳的400万倍,但大小只不过相当于一个太阳。
黑洞是怎样形成的原始黑洞被认为形成于宇宙早期,即大爆炸之后很快就形成了。恒星质量黑洞是在一颗极大质量的恒星中心坍缩时形成的。这种坍缩也会引起超新星(恒星爆发)把恒星的一部分喷发到太空。科学家推测,超大质量黑洞与其所在的星系同时形成,黑洞质量与其所在星系的大小和质量有关。
如果黑洞真的是漆黑的,科学家又怎么会知道它們存在我们看不见黑洞,是因为强大的引力把所有光线拖入黑洞中心。然而,科学家可以看见黑洞的强大引力对黑洞周围的恒星和气体的影响。如果一颗恒星在环绕太空中的一个点,科学家就可以通过研究恒星运动来查明它环绕的是不是一个黑洞。当一个黑洞与一颗恒星近距离环绕时,会产生科学仪器能看见的高能光线。黑洞的引力有时会强大到把恒星外层气体拖下来,形成环绕黑洞的吸积盘。随着吸积盘中的气体旋转进入黑洞,气体被加热到极高温度,因而朝所有方向发射x射线。美国宇航局的望远镜能测量x射线。科学家运用测量结果来了解黑洞特性。
黑洞会毁灭地球吗黑洞并不会在宇宙中流浪,因而不会随机吞噬世界。与太空中其他天体一样,黑洞也遵循引力法则。如果黑洞要影响地球,那么黑洞轨道就必须靠近地球,而这是不可能的。就算与太阳质量相同的一个黑洞替换太阳,地球也不会掉进黑洞,因为这样的黑洞的引力和太阳引力相同,行星仍将像现在环绕太阳那样环绕黑洞。
太阳会变成黑洞吗太阳的质量不足以坍缩成一个黑洞。再过几十亿年,生命末期的太阳将变成一颗红巨星。在用光所有燃料后,太阳将抛出自己的外层,变成一道发光气环——行星状星云。最终,太阳将变成一颗低温白矮星。
美国宇航局怎样研究黑洞美国宇航局通过钱德拉x射线天文台、雨燕卫星及费米伽马射线太空望远镜等飞行器探索黑洞。2008年发射的费米望远镜通过观测最高能的光——伽马射线来寻找超大质量黑洞及其他天文现象。这类飞行器帮助科学家回答有关宇宙起源、演化和命运的问题。