登陆注册
3788300000003

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
  • 物理:在辉煌的历史里

    物理:在辉煌的历史里

    对于振动和波的概念,是人们在长期实践中建立和发展起来的。各种各样的声波都是由发声体振动引起的,这种振动通过空气或其他媒介传播到人的耳朵,人就听到了声音。并在人的头脑中逐渐加深了对它们的认识。
  • 滑波、泥石流防范与自救

    滑波、泥石流防范与自救

    自然灾害无处不在,无时不在,迄今为止,人类还没有能力阻止它的发生和带来的损害。大多数人在突然遭遇自然灾难时会彻底崩溃,他们或哭泣、或尖叫,却不知此时是需要迅速行动的最关键时刻。只有少数人能保持冷静,利用自己所学的灾害自救知识,并迅速采取行动脱离险境、减小损害。因此,如果幸运的你还没有亲身经历过自然灾难,请千万不要掉以轻心,因为我们谁也无法预料自己会在何时遇到何种灾难。
  • 海:另一个未知的宇宙

    海:另一个未知的宇宙

    写成《群》之后,意犹未尽的施茨廷忍不住打开进化女神的手提包,先陪三叶虫吃饭、看珊瑚盖房子,又偷窥琵琶鱼,一边帮鲨鱼贴鱼翅说明书,一边还原《白鲸》犯罪现场,令读者再也分不清科普和小说的疆界。爱海成痴的施茨廷,以一贯创作惊悚小说的大胆手法、闲话家常的幽默笔调,细数海洋45亿年古今大小事。全书以前天、昨天、今天、明天、后天为轴,带领读者搭乘时空客机,上天下地观赏地球、海洋和人类文明发展的历史故事,一路尽是“施式”风趣渊博又发人深省的导览解说:“请把我碾成药粉吧!”海藻背上的说明书应该这么写,“这样就可以把我用在你的面膜、敷泥和沐浴乳里。”“当鲨鱼听到人的惨叫时,它知道猎物的痛苦吗?还是它们会把这种惨叫视为猎物新鲜的信号,就像我们把柠檬汁滴在牡蛎肉上,惬意地看着它战栗一样?”施茨廷讲故事的才华在此书里尽情挥洒,各种比喻和观点出神入化,在在令人拍案叫绝!
  • 梦是怎么来的

    梦是怎么来的

    你的梦源自你的心灵结构,你制作它们。你的某个部分创造了它们,并知道每一个梦的意义。只要你研究你的梦,努力学习参与整个制作历程,你就更能明白它们的意义。梦与梦境自从这个世界开始有人类,梦也就来到这个世界。人们总是把梦放在一个特殊的地位上。我们的神话、圣经和各种文学里都可以找到它。在人类各种心灵活动中,“做梦”可以说最奇妙、诡谲、多姿而令人着迷。
  • 动物亲朋(野生灵三部曲)

    动物亲朋(野生灵三部曲)

    野生灵系列多是关于野生动物的记录和描述,这是作者戴江南在与自然万物的耳鬓厮磨间生出的大欢娱大忧伤,她带着人们徜徉在自然之中,在阿拉套山的悬崖旁观察金雕,在青格里河畔看蝴蝶,在天鹅湖畔驻足,在艾比湖畔与迁徙的鸟儿作别……她将一切自然生灵视若亲朋,以细腻亲和的笔触写下了一部当代自然传奇。同时,本系列作品对普及科学知识、宣扬自然美均有较高的意义和价值。
热门推荐
  • 时光说他深爱我

    时光说他深爱我

    【虐版】“佟远城,我在你的饭菜里下了毒。”“我知道。”“佟远城,我昨晚去见别的男人了。”“我知道。”“佟远城,我根本就不爱你,总有一天,我会害得你倾家荡产,家破人亡。”“我知道。”“那你还在等什么?我们离婚吧。”“我在等你爱上我。”【宠版】漫天烟花中,他回眸凝视她,“许个愿吧。”她闭上眼睛,“我要做津南市最快乐,最有钱的女人。”他不忘提醒:“还要嫁给津南市最好看的男人。”她表情抽搐了一下,“可最近那位当红的娱乐圈小生,长得也很好看。”他微微挑眉,唇角勾起一抹深沉的笑容:“这么巧?三天前他刚去国外发展,大概……此生都不会回国了。”她:……
  • 我,万界主宰者

    我,万界主宰者

    主角说:“嫁给我,可好?”冰山女神回答:“不可能的,除非太阳打西边出来!”于是,第二天,太阳从西边升起来了。……这是一部主角开局就无敌,并且无所不能的小说!
  • 神奇宝贝之突破巅峰

    神奇宝贝之突破巅峰

    (前三章是喂屎三章请大家不要观看)失败并不可怕,可怕的是自己没有一颗突破极限的心灵……以普通之身破传说之躯由我来谱写新一轮的传奇好吧,我承认我根本不会写简介。
  • 九霄奇域

    九霄奇域

    沈世卿,从沈家百年第一天才,掉到百年第一废物……可是,经过两年的潜伏,一颗奇怪的珠子的降临,命运,便在无声无息的改变着……
  • 雕刻:精湛雕刻工艺

    雕刻:精湛雕刻工艺

    我国是世界上最早使用竹制品的国家,所以竹雕由来已久。竹雕也称“竹刻”,是在竹制的器物上雕刻多种装饰图案和文字,或用竹根雕刻成各种陈设摆件。而竹雕的工艺技术,早在先秦时期就已经开始了。竹雕成为一种艺术,自六朝时期开始,直至唐代才逐渐为人们所识,并受到喜爱。竹雕发展至明清时期大盛,竹刻家们雕刻技艺的精湛超越了前代,涌现了“嘉定三朱”等诸多竹雕大家。在我国工艺美术史上独树一帜,也是宝贵的艺术财富。
  • 玛雅咒语系列:噬心夜语者

    玛雅咒语系列:噬心夜语者

    学校被以吃人类心脏来提高自己能力的黑暗使者——夜语者侵占,希娜华被夜语者抓走,学生神秘失踪,阿修被休课两周却被美如天仙的鲛人丝管抓走,与银朱本为师出同门的姐妹丝管却因秘族人与玛雅王族之间的仇恨反目……安可可为搭救阿修险些丧命,最终是幸存的玛雅王族血统消亡,还是秘族精灵、夜语者能放下仇恨和解?
  • 葬仙

    葬仙

    春秋战国初年,九州诸侯为争夺中原霸主之位,相互征战吞并。一时间,中原大地刀枪铁骑林立,兵戈四起,战火绵延,生灵涂炭,民不聊生。天不正而妖孽生,九州东面大海有一系列群岛,名孽海,孽海妖孽聚集,天下妖物十之八九聚于此,并且时常出海祸害人间……一个大话连篇整日梦想发大财的小乞丐秋小恒,在一个偶然机会中,得到一本藏有扭转乾坤力量的《乾坤图》,自此,他卷入了神魔妖千年的恩怨情仇中,仙缘和侠影之间,他见证了妖道、魔道、鬼道、仙道的兴起和衰败……
  • 嗨!傲娇夫人

    嗨!傲娇夫人

    推荐新书【深情厚爱,擒捕娇妻58次】一场邂逅,让原本冷漠如冰的两个人慢慢靠近,从离开,到相遇,苏子寒从来没有想过还能嫁给顾余温······如若知道,我会这么爱你当初说什么也不会让你离开。
  • 抢夺小丫头:妖孽太缠人

    抢夺小丫头:妖孽太缠人

    “纪小欢,你这辈子注定会是我的女人!你就不要再把多余的感情放在别人的身上,否则——我会你生不如死。”这个跟她有命定之缘的男人宠她至及也伤她至极。“你放心,哪怕是背叛整个家族,哪怕是牺牲天下人痛恨成为千古罪人,我都会让你好好的活着,只是,你可否做我一天的女人?就一天……”这个原本与她是天敌的男子却为她倾尽一生。
  • 向光靠近

    向光靠近

    她被歧视,害怕、胆怯,却心向阳光,成为更好的自己。