宇宙黑洞：大小质量各异，关键天体原生黑洞

宇宙中的黑洞

什么是“黑洞”呢?让我们从万有引力谈起。

根据万有引力定律，地球和宇宙间的一切天体(当然包括太阳和月亮)，都具有强大的吸引力，它们能把附近的一切物体紧紧地“抱”在怀里。比如地球引力使地表的物质不能任意飞向空中;人们为了把人造卫星送上围绕地球运行的轨道，发射的火箭至少要有每秒钟8公里的速度，否则，人造卫星也会被地球的引力拉回地面，这个速度叫做第一宇宙速度;如果我们进一步要把一只飞船送到火星上去，那就要完全摆脱地球的引力控制，这时，火箭的速度就要达到每秒11公里，这叫做第二宇宙速度，也叫天体的表面脱离速度。天体不同，天体的表面脱离速度也不同。例如，月球的质量小，表面脱离速度就比地球的表面脱离速度小得多;而太阳的质量大，表面脱离速度又要比地球表面脱离速度大许多倍。总之，宇宙中的任何一个天体，都有它自己固定的表面脱离速度，达不到这个速度，任何东西都不可能从它那里飞出来。

宇宙中有没有这样一些天体，它们的表面脱离速度，比每秒30万公里的光速都大，以至它所发射出来的光，也要被自己的引力拉住而跑不出来呢?科学家认为从理论上说，恐怕是有的。

早在1798年，法国天文学家拉普拉斯就以牛顿力学为基础，预言了宇宙中存在着诸如此类的天体。“宇宙中最明亮的天体，对于我们来说，很可能是不可见的”。他认为，假如有一个天体，它的密度或质量达到一定的限度，我们就会看不到它了，因为光没有能力逃离开它的表面，也就是说光无法到达我们这里。这其实就是一种“黑洞”理论。

近代以后，又有更多的科学家，根据牛顿力学和爱因斯坦的广义相对论，预言了“黑洞”的存在。牛顿提出的万有引力理论认为，一个球形的天体，在它的质量大于太阳质量的2倍时，它就可能收缩成为体积无限小，质量无限大的质点，这种现象称为“引力崩溃”。爱因斯坦的广义相对论诞生后，德国科学家史瓦西计算出了一个天体半径，并且认为，在具备这样大小的半径的球内，就有无限大的引力，任何物质只能被它吸引进去，而不能从它那儿解脱出来;连速度极快的光线，也“在劫难逃”。这个有去无回的地方，人们叫它“黑洞”。“黑洞”在理论上得到了颇有分量的证明。

如今，人们又给黑洞下了更加确切的定义:黑洞是广义相对论预言的一种特殊天体，其基本特征是它具有一个封闭的边界——视界，外界的物质和辐射可以进入视界，视界内的一切都不能跑到外面去。

通俗点讲，“黑洞”之“黑”，表明它不向外界发射和反射任何光线，因此人们根本无法看见它;它是一个“洞”，则表明任何东西一旦进入其中，便休想再出来。黑洞其实是个“无底洞”，它似乎处于饥饿的状态，永远也填不饱。因此有人又把它叫做“星坟”。

“黑洞”何以有如此奇特的禀性?其实这并不神秘。它具有极其强大的引力场，以至于任何东西——甚至包括光在内——都不能从中逃逸。不仅如此，黑洞强大的引力场还足以摧垮其内部的一切物体，故黑洞内部不具备现在所知的任何类型的物质结构——这就是著名的“黑洞无毛定理”。

理论研究表明，宇宙间的黑洞有各种不同的大小和质量。太阳半径为70万公里，如果从太阳表面发射一艘宇宙飞船，那么它发射的初速度至少要达到每秒618公里——即太阳的逃逸速度，才能彻底摆脱太阳引力的羁绊。如果太阳不断地收缩，它的物质密度便不断增大，其半径则不断地缩小。这时，太阳表面的引力场就不断增强，其逃逸速度自然也随之增大。倘若太阳缩成一个半径仅为3公里的球体，其引力强度就会大得使其逃逸速度达到乃至超过每秒30万公里的光速。这样，就连光也无法越出它的引力桎梏，于是太阳就变成了一个黑洞。(www.xing528.com)

尽管关于黑洞的理论是正确的，但是科学家一直在寻找黑洞存在的证据。

“黑洞”究竟存在不存在呢?这却仍然是一个谜!黑洞本身虽然不能直接观测到，其强大的引力场却可以影响附近天体的运动，于是人们可以由后者的行为推测前者的存在。另外，当物质落向黑洞，在接近而尚未抵达其视界时，将围绕着黑洞外围高速旋转，形成盘状或喇叭状，而且这些高速旋转的物质，因摩擦而产生高温，会释放出强大的高能X射线，而X射线人们用仪器是可以探测到的，所以这类高能辐射也是搜寻黑洞的重要线索。天文学家就根据这一点，在浩瀚的宇宙中“大海捞针”。例如，人们在天鹅座附近发现了奇特的强X射线源，称之为“天鹅X—1射线源”;它与一颗比太阳大20倍的亮星彼此围绕着旋转，估计这个黑洞具有8倍太阳的质量。在一个名叫M87的椭圆星系的核心，则很可能有一个质量高达90亿倍太阳质量的巨大黑洞。由此，某些科学家甚至作了更为大胆的设想，即在整个宇宙中，“黑洞”不仅普遍地存在，而且很可能是组成宇宙的关键天体。持有这种观点的天文学家推测，在我们的银河系的中心，很可能隐藏着一个质量是500万个太阳质量的巨大“黑洞”，由于引力巨大，它将成千上万颗恒星吸引住，这些恒星和气体以极高的速度绕着银河系中心旋转，组成了一个庞大的整体，从而构成了气势磅礴的银河系。

那么，宇宙中的黑洞是如何形成的呢?有人认为是由于恒星在其晚年，因核燃料被全部耗尽，便在自身引力下开始坍缩。如果坍缩物质的质量大于太阳质量的3倍，则坍缩的产物便是黑洞。此类黑洞的质量一般不超过太阳质量的50倍。还有人认为，由于在星系或球状星团的中心部分恒星很密集，而星体之间容易发生大规模的碰撞，由此产生的超大质量天体坍缩后就形成了质量超过太阳1亿倍的黑洞。也有人认为是在宇宙大爆炸时，大爆炸异乎寻常的力量，把一些物质挤压得非常紧密，于是形成了“原生黑洞”。

由此看来，对于“黑洞”的研究，就不单单是这个神秘的天体存在不存在的问题，而是一个关系到宇宙的结构，天体的起源的大问题。

黑洞利用它巨大的引力将其他天体吸引到自己周围，然后将它们吞噬掉。

时至今日，虽然黑洞还没有被真正地捕捉到，但人们对黑洞的存在却是确信无疑的。也许一些星团的中心就是黑洞，大概银河系中心就是一个大质量的黑洞。除了大黑洞外，很可能还存在着比小行星还要小的黑洞。甚至还有人认为，地球上也存在着黑洞。当然，这些还都属于假说。

当某些恒星走向衰老后，将会爆炸而形成黑洞。图为一颗恒星爆炸后留下的余光。

关于黑洞，最后可以总结如下:第一，天文学历史表明，正确的科学理论在天文发现上具有很大促进作用。在经过严肃周密的思考和计算后，并没有人否定黑洞的“理论存在”;人们已经提出许多黑洞的“候选天体”，设想出多种黑洞模型，经常用黑洞来解释各种难解的天文现象。第二，尽管理论研究一再指出，宇宙中应该存在这种奇异的天体，但由于它给出的信息如此之少，以至至今没有一个人敢于宣称，他已经确凿地找到一个黑洞。第三，应该承认理论的指导意义，但天文学是一门以观测为基础的科学;只要观测中没有找到可靠的证据，就不能过于匆忙地下结论。

既然很多人认为，找到和证实黑洞只是时间问题，而不是能否问题，就让我们期待伟大的时间揭晓黑洞之谜吧。