登陆注册
3282100000003

第3章 宇宙的主宰是谁

你知道吗?很多大的星系的中心都有一个黑暗的“暴君”。这一发现,是现代天文学研究的新成果。英国出版的《新科学家周刊》2000年第3期有篇题为《宇宙的主人》的载文,该文指出:虽然它的臣民们看不见这位“君主”,但是它却统占着伸展到数千光年以外的几十亿个“太阳系”,它在所有“太阳系”诞生之前就已存在,并且早就在帮助塑造它们的未来了。这些“暴君”就是黑洞,天文学家将它们称为“超大质量”天体。

自从天文学家于20世纪初预言黑洞的存在以来,人们陆陆续续地得到了各种证据,证明了宇宙中确实存在着黑洞。然而,对于这种无法以可见光看到的天体,人类的了解究竟达到什么程度?

如今,天文学家们正在开始怀疑是否已经在宇宙中留下了象征它们权威的标记。2000年年初,研究人员提出:巨大的黑洞是宇宙中所有星系萌生的“种子”,近来,天文学家发现了更多的支持这一观点的证据。

早在几十年前,天文学家就发现了类星体——位于遥远星系中央的高亮度的天体。类星体的亮度可以是环绕在它周围的星系的数百倍,但是它们的体积却比我们的太阳系还小。到底是什么东西可以从这么小的空间里发出这么多的光和辐射呢?——黑洞是一种可能性。

尽管人们对于黑洞吞噬光线的能力了解得更多一些,但是它们也可以成为灿烂光芒的发源地,被黑洞吞没的物质会在黑洞周围形成一个呈螺旋形运动的圆盘,而圆盘在剧烈的翻腾过程中所产生的摩擦会将默默的气体加热到白热状态。天文学家认为,这就是类星体发光的原因。

因此,当天文观测的结果开始证明更多的普通星系中央存在着黑洞时,天文学家自然会认为它们是能量已经耗尽的类星体。

1978年,在一个编号为M87的星系中,天文学家第一次捕捉到这样一团巨大的黑色物质。

1988年,美国密歇根大学的道格·里奇斯通和他的同事阿兰·德雷斯勒对螺旋形的安德洛墨达星系和椭圆形的小星系M32进行了观察,科学家们因而得出这样的结论:上述两个星系中一定存在着巨大的黑洞。果然,在几年的时间里,哈勃太空望远镜在我们附近的20多个星系里已经发现了巨大的黑洞存在的证据。其中的一个黑洞属于我们自己:银河系中心有一个质量相当于300万个太阳的黑洞。

那么,在星系的生命进程中,这些超大质量的黑洞扮演着什么样的角色呢?

在2000年1月的美国天文学会上,里奇斯通提出一个引起天文学家激烈争论的观点:黑洞可能首先是星系的缔造者。里奇斯通这一观点将传统的天体物理学整个颠倒了过来。宾夕法尼亚州立大学的戈登·加迈尔则指出:巨大的黑洞可能在时间刚刚诞生时就已经形成,而且它们一直都是在其周围形成的新星系萌生的“种子”。

星系为什么会需要这样的“种子”呢?早期的宇宙非常匀净。创世大爆炸残留下来的余辉表明,在早期的宇宙中,不同区域之间的密度差异非常小,不超过大约十万分之一。为了创造出我们今天看到的由星系和空间组成的宇宙,这些微小的密度差异一定被放大了许多倍。而且这一放大过程非常迅速。因为在创世大爆炸发生仅10亿年后星系就出现了。加迈尔指出:“这段时间对于宇宙完成从‘平滑’到‘粗糙’的演变过程来说并不算长。”为此他提出,巨大的黑洞在这一过程中可能扮演了引力种子的角色,黑洞将受到其引力作用的物质吸引到它的周围,这些物质又进一步演变形成恒星。换句话说,星系就这样诞生了。

与此同时,美国航天局新近建成的钱德拉X射线观测站也给里奇斯通提供了一些支持其观点的证据。一个由天文学家组成的研究小组在《自然》杂志上发表了钱德拉望远镜的观测结果。研究小组负责人理查德·穆绍茨提出:新发现的“暗光天体”可能是非常遥远的类星体,它们发出的普通光线已经被星系间的气体吸收,因此只有X射线穿过星际间气体到达了地球。它们可能是处于生机勃勃的青年时代的类星体,这时大多数星系都还没有形成。

但是,即使有证据表明黑洞并没有这么古老,它们也仍然有可能对星系的演变产生深远的影响。

大约在1998年,里奇斯通和德雷斯勒及多伦多大学的约翰·马里因安等十几位天文学家进行合作,以便将所有人们已知的关于邻近星系中黑洞的信息集中在一起。他们发现,位于星系中央的黑洞的体积总是大约相当于其周围的核球体积的1%。但是问题在于,核球部分的大小与星系中央的黑洞的大小为什么会有如此紧密的联系呢?

1988年,英国剑桥大学的马丁·里斯和乔·西尔克提出了他们对这种紧密联系的解释:年轻的类星体发出的辐射可能会推动带电粒子风吹到环绕在它周围的星系中去,随着黑洞吞噬的物质越来越多,其体积也在稳步增加,类星体因而会变得更亮,带电粒子风也会相应加强。最终,带电粒子风的强度大到足以克服星系引力的程度,这时它就会把所有的气体都吹走。随着黑洞的气体供应被切断,它会停止膨胀,而整个星系的扩张也会相应停止。西尔克和里奇斯通通过计算得出:黑洞的体积必须增加到与马戈里安提出的质量关系大致相当的程度才会停止增长。

在此之前,年轻的类星体可能还会对其周围的星系产生其他的影响。密歇根大学的里奇斯通指出:“在其生命最初的1亿年时间里,类星体可以控制其所在星系的能量输出。”在这一段时间里,类星体发出的所有辐射也许可以帮助引发恒星的形成,虽然这一变化过程相当复杂。

类星体也可能会搅动其所在的星系。它们会喷出带有强大的能量的高速物质,这种高速物质流可以席卷整个星系,从而产生对周围气体有压缩作用的冲击波。这种压缩也有可能对恒星的形成产生帮助作用。

最后,巨大的黑洞可能会改变其所在星系的形状。在20世纪70年代,牛津大学的詹姆斯·宾尼通过计算认为:大多数椭圆形星系的形状都非常奇怪,它的x轴、y轴、z轴中应该有一条较长,而另一条的长度则介于二者之间。椭圆形星系看上去可能有点像一粒西瓜籽,或者一个被压扁的橄榄球。

但是,后来的天文学观测表明,大多数椭圆形星系的形状要比宾尼描述的更为对称——就像M&M巧克力豆一样是一个被压扁的球体。这是因为星系中央的黑洞扰乱了该星系恒星的运行轨道,从而使它们变得不稳定。因此,这个星系的形状很快就会变成更为稳定的扁球形。

事实上,我们很难相信黑洞会拥有上面提到的这些强大力量中的任何一种:比我们的太阳系还小的东西,却可以控制由数十亿颗恒星组成的巨大的宇宙区域,这种说法看起来仍然充满怪诞的色彩。

但根据路透社华盛顿电,关于黑洞的强大力量之说又有了新的证据。就在发布电文的当天,利用哈勃天文望远镜工作的天文学家公布了一张照片,从中可以看到宇宙中电子流的喷发。这股电子流像探照灯一样在宇宙中闪闪发光,其动力来源于吸力强大的黑洞。

这个看起来像宇宙探照灯光束的电子流实际上由几乎以光速从M87星系中心喷射出来的电子以及其他亚原子粒子组成。M87星系距离地球5000万光年,这股电子流自身的长度大约为5000光年。人们可以通过因特网看到这张最新发布的由哈勃望远镜拍摄的照片。

科学家发表的一份声明说,天文学家们早在1918年就知道了这股来自M87星系的奇特的电子喷射流,但是只有这张由哈勃望远镜在1998年拍摄并经过科学家们两年研究的照片揭示了这股电子流的来源。

天文学家们说,M87星系的中心隐藏着一个特大黑洞,它已经吞噬了相当于太阳质量20亿倍的物质。

同类推荐
  • 绿色出游,绿色假期(人与环境知识丛书)

    绿色出游,绿色假期(人与环境知识丛书)

    每个人的骨子里,都有游遍天下的愿望。每个人的心里,都会有一个魂牵梦萦的地方。对于许多人来说,西藏就是那个最闪亮的坐标,就是那个最想要去旅游的地方。西藏,充满了奇迹与传说,也充满了神秘与变数;带着刚性和残酷,也带着空灵和幻想;既有生命禁区的漠然与冰冷,也有太阳之城的温暖和闲适。
  • 史前科技:科技大穿越(青少年科学探索营)

    史前科技:科技大穿越(青少年科学探索营)

    本书介绍了失落的利莫里亚文明、沉入海底的古希腊文明、古希腊的克里特文明、爱琴海的迈锡尼文明、哈梯人的赫梯文明、失踪的哈扎尔文明、神秘的苏美尔文明、废弃的印度河文明、探索玛雅文明的奥秘、玛雅文明是怎样衰落的等内容。
  • 鹰隼突击:空中武器

    鹰隼突击:空中武器

    本书从战斗机、攻击机、轰炸机、直升机、运输机、侦察机、预警机、反潜机、加油机九个方面详细地介绍了每种飞机的用途和它们的代表机型。书中介绍的每一种战机都具有鲜明特色,力求让喜爱现代军事的读者获得视觉和阅读的双重享受。同时,本书也加入了与之相关的一些趣闻阅读和知识链接,详细介绍军用飞机漫长的发展史,同时详细解读隐身技术、变后掠翼技术、矢力推量技术等现代军用飞机的高端技术,目的是增加阅读的趣味性,旨在让青少年走进科学殿堂,探索航空知识。
  • 外星人探访记(探索发现漫游记)

    外星人探访记(探索发现漫游记)

    《外星人探访记》本书为您讲述关于外星人的科普知识。本书知识全面、内容精炼、通俗易懂,能够培养读者的科学兴趣和爱好,达到普及科学知识的目的,具有很强的可读性、启发性和知识性,是广大读者了解科技、增长知识、开阔视野、提高素质、激发探索和启迪智慧的良好科普读物。
  • 揭开难解的重重谜团

    揭开难解的重重谜团

    本书紧紧围绕生活中人们身边的科学,以及青少年普遍感兴趣的科学知识,涵盖了物理、化学、植物、动物、人体和生活等各个方面的知识点,能够使广大青少年在轻松的阅读中,增强对科学技术的兴趣和爱好,开阔眼界,启发思维,拓宽知识面,增强科学意识。要想成为一个有科学头脑的现代人,就要对你在这个世界上所见到的事物都问个“为什么”。科学的发展往往就始于那么一点点小小的好奇心。本丛书带你进行一次穿越时空的旅行,通过这次旅行,你将了解这些伟大的发明、发现的诞生过程,以及这些辉煌成果背后科学家刻苦钻研的惊心时刻。
热门推荐
  • 郊庙歌辞 德明兴圣

    郊庙歌辞 德明兴圣

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 世界500强企业顶尖营销策略

    世界500强企业顶尖营销策略

    本书中列举了雀巢将独特情感体验融于广告、家乐福细微之处体现“开心购物”的真谛、中国人寿打造诚信之碑、松下创造服务的最高境界、联邦快递的速度与信用、沃尔沃的物流市场经营哲学、大众汽车卓越的质量塑造品牌形象等成功鲜活的事例,其背后隐藏着可探寻的营销策略和规律。500强用的营销策略对于眼下的企业不无借鉴之处。惟有出奇制胜的营销策略才能弥补企业竞争优势的不足。
  • 永痕游记

    永痕游记

    我,不是为了游历。不想风口浪尖,只想安稳度日。
  • 妖仙传之三世劫

    妖仙传之三世劫

    一世为妖狐,一世为魔女,一世为仙子,三世因果轮回,世世爱而不得。其实我所求,不过是与你相伴,即使从不曾表明,只要能在你身边,我亦无所求。只是还是错过了。这三世,我愿一世伏在你膝上。我愿一世与你执手。我愿一世与你白头。
  • 漂亮兵器

    漂亮兵器

    阏氏的记忆中,用自己的呼吸系统处理行星上空气的次数,屈指可数。这个世界上,一定有很多人,一辈子都沉浸在这样清爽的,不用经过过滤的空气中,他们也许意识不到有多幸福,可是对于阏氏来说,这值得用她所拥有的任何东西来交换,单于除外。她深深地凝望残存着最后一点光芒的海面,试图分辨出自己的影子。深绿色玻璃状的表面,只能有限地反射出她大概的轮廓,再加上那些不停巡游着的生物扰乱,她看不清自己的五官,只能模糊地感觉到一头长发飞扬在纤细的肩膀之上。
  • 妃颜惑众

    妃颜惑众

    她说:此生再不入宫门她说:我不值得你如此她说:我希望能和三哥一辈子都是呆在这里,做一对神仙眷侣她说:我会陪着你坐稳你的江山她说:二哥,我会弥补你`````````````````````````````````````多少年后,她才发现,习惯和爱都是让人牵挂的一个两代皇妃重生山野,以山野妇人的身份逆袭前世孽缘的故事心画异中人,心却飞向两重天的纠葛黄昏浮动之际,耳边是否又响起了他的归来声?
  • 尧山堂偶隽

    尧山堂偶隽

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 你是我的心动对象

    你是我的心动对象

    【这是一个超甜的男追女的小说】故事的开头-你好,苏歆-你好,林木故事的结局“你可能不知道,我偷偷暗恋了你四年”“你可能不知道,我对你一见钟情”
  • DIY餐厅

    DIY餐厅

    (扑街) 他离开家乡... 前往各个地方学厨,两年后回来,在明珠开了家餐厅,餐厅背后有一个标志性的建筑,那便是明珠电视台大厦。餐厅里菜单有道招牌菜名为DIY,起步价10000元,还不知道是什么菜呢,就标价10000元!还是起步价!这老板是疯了吗? ps:练笔之作!见谅!
  • 景定严州新定续志

    景定严州新定续志

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。