天 文 新 知|
天 文 學 家 一 直 依 賴 黑 洞 吸 食 物 質 時 所 發 出 的 輻 射 ， 作 為 探 測 黑 洞 的 唯 一 線 索 。 不 過 近 年 發 現 孤 立 黑 洞 的 存 在 證 據 所 使 用 的 方 法 ， 正 好 打 破 了 這 觀 測 上 的 限 制 。 研 究 人 員 分 析 了 很 多 銀 河 系 核 心 方 向 的 星 光 ， 發 現 在 兩 個 事 例 中 ， 恆 星 的 光 度 在 幾 百 日 內 增 加 了 ， 然 後 又 回 復 之 前 的 水 平 。 分 析 顯 示 ， 這 很 可 能 是 因 為 有 一 個 黑 洞 在 恆 星 前 面 經 過 ， 黑 洞 的 引 力 會 聚 了 星 光 ， 就 像 凸 透 鏡 把 光 線 聚 焦 一 樣 ， 使 恆 星 的 視 亮 度 增 加 。 這 就 是 所 謂 「 微 重 力 透 鏡 」 效 應 了 。 黑 洞 可 以 孤 立 地 存 在 ， 暗 示 著 黑 洞 並 不 一 定 需 要 存 在 於 雙 星 系 統 ， 而 可 以 透 過 孤 立 的 大 型 恆 星 的 重 力 塌 縮 而 產 生 ， 這 正 是 一 直 以 來 恆 星 演 化 理 論 所 預 期 的 結 果 。 哈 勃 太 空 望
遠 鏡 帶 來 的 其 中 一 項 最 令 人 振 奮 的 發 現 ， 是 確
認 了 天 文 學 家 長 久 以 來 關 於 星 系 核 心 存 在 「 超
級 黑 洞 」 的 猜 想 。 很 多 所 謂 「 活 躍 星 系 」 的 核
心 都 會 發 出 能 量 極 龐 大 的 無 線 電 輻 射 ， 或 擁 有
高 能 粒 子 噴 流 、 雙 瓣 無 線 電 輻 射 源 等 結 構 。 唯
一 能 夠 解 釋 這 巨 大 能 量 源 頭 的 理 論 ， 就 是 在 星
系 核 心 有 一 個 正 在 吸 食 物 質 的 超 級 黑 洞 。 利 用
哈 勃 太 空 望 遠 鏡 ， 天 文 學 家 發 現 了 很 多 活 躍 星
系 核 心 附 近 都 擁 有 一 個 以 高 速 轉 動 的 氣 體 盤 ，
其 旋 轉 速 度 可 達 每 秒 鐘 數 百 公 里 。 這 正 是 核 心
黑 洞 吸 食 物 質 的 特 徵 。 根 據 氣 體 的 轉 速 ， 天 文
學 家 可 估 計 核 心 不 可 見 的 物 質 的 質 量 。 其 中 最
著 名 的 M87 橢 圓 星 系 ， 其 核 心 的 黑 暗 質 量 竟
達 24 億 太 陽 質 量 ！ 除 了 活 躍 星 系 外 ， 一 般 正
常 星 系 的 核 心 也 有 發 現 超 級 黑 洞 ， 不 過 這 些 黑
洞 的 質 量 只 在 百 萬 太 陽 質 量 的 數 量 級 。
除 了 恆 星 演 化 而 成 的 小 黑 洞 ， 和 星 系 核 心 的 超 級 黑 洞 外 ， 天 文 學 家 還 發 現 了 球 狀 星 團 的 中 心 存 在 著 質 量 由 幾 千 至 幾 萬 個 太 陽 質 量 的 「 中 型 黑 洞 」 。 研 究 人 員 應 用 了 新 的 觀 測 技 術 ， 可 由 星 團 中 恆 星 的 運 動 速 度 分 佈 直 接 推 斷 中 心 黑 洞 的 質 量 ， 而 不 需 要 依 靠 氣 體 轉 盤 的 存 在 。 研 究 發 現 ， 星 團 或 星 系 的 質 量 總 是 和 中 心 黑 洞 的 質 量 成 正 比 。 也 就 是 說 ， 越 龐 大 的 恆 星 集 團 ， 中 心 就 擁 有 質 量 越 大 的 黑 洞 。 這 結 果 正 好 暗 示 著 星 團 和 星 系 之 間 有 著 深 遠 的 連 繫 。 我 們 相 信 ， 在 宇 宙 的 演 化 過 程 中 ， 恆 星 和 星 團 可 能 比 星 系 更 早 形 成 。 在 早 期 的 劇 烈 碰 撞 中 ， 星 團 可 能 互 相 融 合 成 星 系 ， 星 系 的 融 合 又 產 生 更 大 的 星 系 。 在 融 合 過 程 中 ， 中 心 的 黑 洞 也 會 融 合 ， 並 在 星 系 引 力 拉 扯 的 協 助 下 ， 吸 食 更 多 物 質 ， 產 生 更 大 的 黑 洞 。 換 句 話 說 ， 在 宇 宙 開 始 不 久 時 ， 星 團 中 心 的 中 型 黑 洞 ， 可 能 就 是 今 天 星 系 核 心 超 級 黑 洞 的 種 子 ！ 2002 年 ， 天 文 學 家 結 合 了 陳 德 拉 X 射 線 天 文 台 和 哈 勃 太 空 望 遠 鏡 的 觀 測 結 果 ， 用 電 腦 模 擬 出 星 系 NGC 6240 核 心 兩 個 超 級 黑 洞 融 合 的 過 程 。 以 光 學 觀 測 ， NGC 6240 的 形 狀 就 像 一 隻 蝴 蝶 ， 它 之 所 以 這 樣 古 怪 ， 是 因 為 它 其 實 是 兩 個 旋 渦 狀 星 系 撞 的 結 果 。 X 射 線 的 觀 測 顯 示 ， 星 系 核 心 有 兩 個 相 距 3000 光 年 的 X 射 線 源 ， 很 可 能 就 是 兩 個 將 要 融 合 的 超 級 黑 洞 。 估 計 在 數 十 億 年 後 ， 兩 個 超 級 黑 洞 便 會 融 合 成 一 個 更 巨 型 的 黑 洞 。
2003 年 ， 天 文 學 家 利 用 陳 德 拉 X 射 線 天 文 台 觀 測 了 極 遙 遠 的 X 射 線 源 。 當 中 一 些 X 射 線 源 ， 用 光 學 望 遠 鏡 竟 無 法 看 見 它 們 對 應 的 物 體 。 天 文 學 家 懷 疑 ， 這 些 X 射 線 源 可 能 是 一 些 極 遙 遠 的 星 系 中 心 的 超 級 黑 洞 。 如 果 屬 實 ， 這 些 將 會 是 人 類 有 史 以 來 觀 測 到 最 遙 遠 的 星 系 。 越 向 宇 宙 深 處 觀 望 ， 代 表 我 們 越 往 遠 古 追 索 ， 這 些 星 系 ， 可 能 只 是 宇 宙 誕 生 後 五 億 年 的 產 物（現 在 宇 宙 的 年 齡 是 137 億 歲 ）！ 如 此 說 ， 黑 洞 的 數 量 可 能 多 得 令 人 難 以 想 像 。 各 類 黑 洞 大 小 差 異 之 大 ， 所 涉 及 的 天 文 現 象 之 多 ， 無 疑 使 它 們 成 為 宇 宙 中 獨 一 無 二 的 神 秘 天 體 。 離 開 幻 想 ， 回 到 現 實 ， 我 們 發 現 宇 宙 往 往 比 我 們 所 能 想 像 到 的 更 複 雜 、 更 神 秘 。 這 就 是 科 學 發 展 的 歷 程 。
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