黑洞的物理性质总解

伤我心太深

黑洞~~~宇宙中狂諷的吞噬者
　文章来源：UFO中文网．黑洞的原始概念是由米歇尔利用牛顿的引力和光运动定 定律，首先在1783年提出的牛顿黑洞模型。这是一个错误的假设：假想宇宙中存在一个质量巨大的恒星，当它的密度达到一定高的密度时，体积也不断地缩小。当缩小到一个界限的时候，它的引力可以达到无限大，以至从它的内部发出的光到达这个界限的时候，光将被停止，引力将它拉回星体上。从这个星体上发出的光无法到达我们的星上来。所以无法看到这个星体。这是利用牛顿的绝对空间，相对光速提出的， 标准的黑洞模型是史瓦西解---根据爱因斯坦相对论的场方程解，在
1916年提出的。
史瓦西利用时空曲率描写黑洞的。（光速是绝对的，空间是相对的，时间是相对的）根据光以恒定的速度从临界边界发出，经过无限的距离时（到达视界周长时）波长必然向红端产生无限大的移动（时间流在视界处无限膨胀，波长以时间膨胀相同的移动）结果消耗了所有的光能———光不存在，光荣被幽闭在视界内不在能出来，所以我们看不到星体发出的光。黑洞的性质只能由质量。电荷和角动量三个基本属性组成。可以将黑洞分为四种：史瓦西不带电不转动，雷斯纳带电不转动，克尔不带电转动，克尔——纽曼带电转动


黑洞的无毛性质-------黑洞坍缩时不会留下什么证据来证明产生它的
恒星是方形的，圆形的或者是有山的，有磁化的还是没有磁化的确，
而且非旋转黑洞一定是完全球形的。
克尔解的旋转黑洞在它的周围时空会产生龙卷风似的旋涡，在远
离黑洞视界，空间旋转慢，在视界附近，空间旋转快，在视界处空间紧
贴在视界上，以完全相同的速度跟它旋转。


不旋转黑洞对下落粒子的影响就像坍缩恒星的表面一样，先是越来越快地呈辐射状向内运动，然后将减慢速度，正好冻结在视界上。旋转黑没洞的空间旋涡会带着靠近视界的粒子跟它一起旋转，到达视界面上之后，它将冻结在视界面上且永不停息地
旋转着视界运动————这是由于时间无限膨胀的视觉效果。这是从视界外的静止观察者看到的影像。其实从粒子本身的角度观察就不一样了，当粒子接近视界时，由于引力的时间膨胀作用，粒子的时间与外面观察者的时间相比越来越慢，外面无限长的时间过去了，粒子却只经历了有限的很短时间，在那个有限的时间里，粒子达到了黑洞的视界——这时粒子的时间膨胀达到无限大，以至于粒子的时间民已不存在。在接下来的瞬间里，粒子将完全陷入视界落进黑洞中心。————旋转粒子远离空间旋涡时是沿着黑洞旋转方向相反的螺旋状轨道落下来的，越来越靠近视界时还是会被羌进空间旋涡中改变螺旋方向

黑洞的旋转除了在空间产生旋涡，还会使视界产生变形，假如没有旋转，视界将是完全球形的。假如旋转很快，凸起就会很大。快速旋转的黑洞还会产生脉动——在黑洞附近反弹，又在黑洞自身的时空曲率捕获，但捕获不彻底，波动慢慢地从黑洞附近漏出去，然后飞散——从黑洞视界以外看，黑洞除了时空曲率外什么也没有。所以，曲率的不波动也只能是黑洞的波动，从而就是黑洞本身的脉动。黑洞的脉动要从洞中攫取旋转能量。


但也通过引力波辐射能量，而辐射的速率总是大于黑洞的旋转能量的速率。因此脉动能量总会消失，脉动永远不会增强，从而黑洞不可能被脉动破坏，所以不论黑洞旋转多快，脉动都是稳定的。快速旋转的黑洞在周围旋涡中藏着旋转能。因为旋涡和它的能量都在黑洞之外，所以这个能源是可以利用的，旋转能是巨大的，释放的效率比太阳核燃料还高48倍。快速旋转黑洞的所有旋转能相当于48*0。006=29%黑洞质量的可利用能量，这个巨大的能量促使黑洞成为一台发动机，为类星体和射电星系的巨大喷流提供了能源。
几乎可以肯定，类星体与射电星系没有多大差别，类星本的中央发动机周围也存在着一个与射电星系一样大的恒星系。不过，在类星体中，中央发动机以制别高的效率通过吸积气体而增加燃料，吸积盘内的磨擦热也很高，这么巨大的热量使得吸积盘比周围星系的所有恒星加起来还高几百到几千倍。
所以，只能看到光亮的吸积盘，却看不到周围星系的恒星-------所以，这个类星体看起来很像恒星那样，像一个小小的强光点，而不像一个星系那么大。吸积盘深处很热，发X射线光，靠外一点，吸积盘冷一点，发紫外线，再外就更冷，发光学辐射，而在最外的区域，就冷却到只能发红外辐射了。发光区域的正常大小是一光年左右。但也些情况可能只有一光月大小或更小。因此也有可能在一光月那么小的周期内收变大小光度。从最内的区域流出大量的X射线和紫外线。落到吸积盘风光年远的气体云上将它们加热——正是这些被加热的云发出的光谱线， 让我们看到了类星体。有些会出现吹散的吸积盘的磁化风，这些风很强，足以产生射电喷流。射电星系的中央发动机的吸积盘大概更安静一些——吸积盘内的磨擦小，于是热量小，发光本领小。所以，吸积盘远没有周围星系的其它部份亮。这样通过光学望远镜只看到星系没有看到吸积盘。不过，旋转黑洞积穿过黑洞的磁力线，也好会提取黑洞的旋转能——布兰[福德——茨纳耶克过程共同产生强烈的喷流。喷流从星系流出来，进入星系际空间，在那里将能量供给星系的巨大射电叶。从而可以通过光学望远镜看到两片巨大射电叶发出的光谱线。

1995年，有关科学家与美国史密森尼安天文台合作，使用超长基线电波干涉仪群观测猎犬座ngc4258星系的中心区域，发现在ngc4258星系中心仅0．3光年的区域内，就存在相当太阳质量3600万倍的质量，而且获得了迄今为止最精确的旋转速度。由此，星系中心存在巨大黑洞的可能几乎转瞬间便具有了可能性。同年，科学家们进行了对确认巨大黑洞具有决定意义的观测，证据是通过日本的x射线天文卫星观测得到的，观测对象是名为“mcg—6—30—15”的一个活跃星系。观测结果表明，来自这个星系中心的x射线发生了“引力红移”，这是非黑洞无法解释的。

　　所谓“引力红移”是在强引力作用下，时间似乎变慢的可用广义相对论解释的现象，在这种现象中光波长变长。这个现象被确认其意义就相当于直接观测到黑洞。科学家从此得到了巨大黑洞存在的强有力的证据。任何星系都存在巨大黑洞。

　　如果巨大黑洞只是存在于特定的星系的话，那么巨大黑洞可能就是这种特定星系特殊演化的结果。但是最近的观测资料开始表明大部分星系的中心都存在巨大黑洞。在宇宙中存在着在一种在相当于星系大小一万分之一以下区域，却释放出100个星系具有的能量的天体，这就是“类星体”。这是一种距离我们极其遥远的天体，距离近者离地球也有20亿光年之遥。从1962年第一个类星体被发现以来，这种天体的真实面目仍是待揭之谜。围绕类星体巨大能量的来源，科学家提出了形形色色的理论和假说，而最终具有生命力的是巨大黑洞之说。

　　斗转星移，1997年，哈勃太空望远镜首次观测证实，类星体处于星系的中心部位，是星系的核心。在那里极有可能存在巨大黑洞。但是此说难圆，迄今发现的类星体大约只有星系数目的百分之一，仅仅以此为依据还不能认为任何星系都存在巨大黑洞。

　　随着周密观测的进行，科学家们始知以往了解的“塞弗特星系”与类星体在光谱方面有种种类似。“塞弗特星系”的能量规模比类星体要小得多。“塞弗特星系”有ⅰ型与ⅱ型之分，与类星体光谱相似的为ⅰ型。对“塞弗特星系”来说，除去其中心区域的特殊类型，一般是漩涡星系和棒旋星系，比类星体的数目多得多，达10倍以上。类星体和“塞弗特星系”总称为“活动星系核”，科学家又进一步发现了“活动星系核”的“兄弟”———“射电星系”和“活动星系”。最近，科学家在超过半数的星系中发现了衡量星系核心活动程度的“低电离状态发光区域”。

　　科学家认为，能够将活动星系核用巨大黑洞和旋转着被吸入黑洞气体盘旋建立一个模型。根据这个模型，星系核活动性的差别由黑洞的大小和单位时间被吸入黑洞的气体量决定。为了说明多种星系核的活动性，巨大黑洞的质量必须达到太阳质量的1000万倍到10亿倍的程度。质量居中的新类型黑洞。

　　如果我们认定几乎所有的星系中心都无一例外地存在巨大黑洞的话，那么这种现象是如何形成的呢，对于这个问题科学家们还没有掌握明确的答案，获得答案的关键也许就在尚待确认的m82星系中的黑洞。

　　通过光度变化发现的m82星系的待确认黑洞的最大质量大约是太阳质量的上亿倍。但是这其中存在一个令人不解的事实──m82星系的待确认黑洞不在星系的旋转中心，而在距旋转中心400光年之遥的位置。如果它具有太阳1亿倍的质量，那么这个黑洞的引力将占支配地位，它周围的一切都应当以黑洞为中心旋转，不能想象这个黑洞在围绕别的什么旋转。由此可知，这个黑洞并没有那么巨大，它很可能是质量居中的新类型，是质量为太阳100倍到100万倍的中间质量黑洞。

　　科学家对m82星系进行了空前精确的观测，1999年，美国航空航天局的科学家发表了新的观测报告，他们获得的证据表明，一个质量为太阳100倍到1万倍的黑洞在距星系中心约1000光年的位置旋转。他们在对39个星系观测中发现其中21个星系中有这种中间质量的黑洞。如果事实果真如此，那么它将成为解开星系中心巨大黑洞之谜的重要线索。巨大黑洞如何形成尚无定论。

　　正如前面谈到的，科学家认为质量相当于太阳的黑洞是超新星爆发的结果，但是对于巨大黑洞的起源，目前还没有定论。巨大黑洞是怎样形成的呢？
在北斗七星的旁边，大熊座的“熊头”附近，有一个形状不伦不类的m82星系。直径达1200万光年的m82星系，有一条黑色缝隙横贯其中，所以它得到了一个“破裂星系”的绰号。这条黑色缝隙实际上是一个由混杂尘埃的气体构成的，而m82星系本身是一个标准的“透镜”型星系。m82星系具有显著的特征，其中心部位以超过别的星系数千倍的速度诞生着新的恒星。最近在被称为“星爆”的m82星系中，天文学家发现了奇异的天体。释放千倍于太阳的能量。

　　1997年，日本京都大学的一个研究小组使用x射线观测卫星发现m82星系内的一个天体，从非常有限的空间发出大量x射线，这个天体主要放射3000电子伏特的高能x射线，其光度达到太阳全部光度的千万倍。


　　为了搞清这个天体的真实面目，科学家立即着手进行了反复达9次的观测，对可信数据的分析结果表明，这个天体在短短几天的时间里，其光度就发生了几倍的变化。这个天体光度的变化情况被美国麻省理工学院和内华达大学的科学家于1999年同时观测到。它的光度变化的直接原因目前还无法确定，但是却为科学家了解这一奇异天体的本来面目，提供了极其珍贵的数据，因为根据这些数据能够算出这个天体的大小，它的直径约为太阳与地球距离的数十倍，也就是说，它的大小充其量相当于太阳系。从如此小的区域内居然能够释放出相当于太阳1000万倍的能量，从现代物理学可知其唯一的可能就是黑洞。m82星系中黑洞的质量。

　　“黑洞”是根据广义相对论预言存在的天体，它凭着自身的引力把空间中的一切“禁闭”起来。黑洞的大小若用质量相比较的话，那么具有太阳质量的黑洞，其半径只有3公里。黑洞把一切物质吸入，连光都不可能逸出。而m82星系中的黑洞却喷释出大量能量，这的确是异乎寻常的。事实上，当物质被吸入黑洞的“地平线”下之前，黑洞极强的引力场引起了超高速运动，由此释放出巨大能量。其原理与水力发电相似，在水力发电中，下落的势能转化为电能。对黑洞来说，因引力下落的能量由于摩擦转变为热能，并最终转变为光能。

　　事实上，对被称为“x射线双星”的天体的观测表明，气体被吸入黑洞后释放出的是光放射。黑洞是与中子星或是巨星构成彼此绕转的双星，从巨星流出的气体在旋转着落入黑洞或中子星时，会放出大量x射线。在这种情况下黑洞具有太阳的质量，若具有8倍于太阳的质量，那便是超新星爆发后的残存物。中子星是仅由中子构成的天体，比黑洞要大上数倍。

　　迄今为止已知的x射线双星系统最亮者达到太阳光度的100万倍程度，m82星系发现的x射线天体在此基础上又增高了10倍。由此估计这个黑洞的质量约为太阳的460倍到最大为1亿倍。总之，这个黑洞的质量很可能远远超过了太阳。这说明，在m82星系发现的是待确认的黑洞，而不单纯是超新星爆发后残存物。

　　m82星系发现的待确认黑洞在研究宇宙中存在的巨大黑洞起源的时候，具有极重大的意义。决定性的证据。

　　近几年，有观测报告说在银河系中心似乎存在巨大黑洞，所谓“巨大黑洞”是指质量超过太阳100万倍以上的黑洞。如果存在巨大黑洞，那么在它周围的物质亦应当像绕太阳旋转的行星那样，遵循“开普勒行星运动三定律”，哈勃太空望远镜就在ngc4261、室女座m84星系、室女座m87星系等星系中心发现了高速旋转的气体。

　　根据开普勒定律，气体的旋转速度应与其围绕天体的质量的平方根成正比，与旋转半径的平方根成反比。如果能够确定旋转速度和半径，就能求出那个天体的质量，ngc4261旋转半径为300光年以内，质量约为太阳质量的20亿倍；m84星系旋转半径为30光年以内，质量约为太阳质量的3亿倍；m87星系旋转半径为15光年以内，质量约为太阳质量的30亿倍。计算结果应当说是令人吃惊的！10亿倍太阳质量的黑洞的半径大约为10天文单位，也就是1光年的一万分之一。所以，哈勃太空望远镜的观测结果与黑洞的半径相比较，还没有把握住黑洞的外侧。
达到太阳质量100万倍的天体，其半径会凝缩至0．01光年以下，成为一千万分之一光年大小的中间质量黑洞。在质量为太阳100万倍的天体中有“球状星团”。球状星团在宇宙中存在的天体中密度之大异乎寻常，但是球状星团大小达数十光年，无论如何不能成为黑洞。在球状星团中作为超新星爆发的残存物存在质量相当于太阳的黑洞。但是如此小的黑洞逐渐构成了双星，要演化成一切都被吞并其中的中间质量黑洞，需要比宇宙年龄更长的时间，所以球状星团今天依然固我。

　　在“星爆”里正以迅猛的速度生成着新的恒星，同时超新星爆发也呈猛烈之势，结果质量相当太阳的黑洞理当比一般星系存在得更多。那么这些黑洞吸聚周围气体逐步变大成为中间质量黑洞，难道不存在中间质量黑洞彼此聚合成为巨大黑洞的可能吗？不过计算可知，即使用宇宙年龄同样时间来集聚气体，质量也不过只能增加百分之几。黑洞合而为一的概率在球状星团的情况下要低得多。解决疑问的关键何在？

　　那么，巨大黑洞不会由小黑洞聚合而成，就没有突然形成中间质量黑洞的途径了吗？要存在这种可能关键之处在于是否能把具有太阳质量100万倍的天体凝缩至0．01光年以下的空间。作为一种可能性，美国哈佛大学的科学家提出了一种新的设想：在宇宙诞生之初由大质量的天体产生了中间质量的黑洞。科学家们把这个过程用计算机进行了模拟，结果显示，在宇宙诞生30万年时，大质量天体中发生了电离，大小凝缩至0．01光年以下。此时，宇宙中清澈无比，光能够通行无阻。由此产生的黑洞质量约为太阳的10万倍到100万倍，基本上是在与星系无关的空间形成的。

　　如此大小的黑洞与星系遭遇，在力学的摩擦效果作用下，黑洞便落入星系的中心。如果落入星系中心的黑洞一年间会附着一个太阳质量的物质的话，1亿年后就会拥有1亿倍以上太阳质量，从而成为巨大黑洞。以类星体的能量来说，如此规模的质量附着是必不可少的。但是这种模型也不能完全自圆其说。考虑到一般的宇宙模型，以这种机理形成的黑洞的数目比星系的数目要少得多。因此在理论上，形成巨大黑洞的确切过程应当说仍未明了，所以具有中间质量、围绕星系中心旋转的m82星系黑洞，是非常耐人寻味的。关键问题在于求出m82星系黑洞的准确质量，并搞清其形成的过程。这些问题的解决对于揭开巨大黑洞之谜，具有决定性的意义。巨大黑洞仍是待揭之谜。

　　巨大黑洞的起源之谜直到今天仍包裹在重重迷雾之中，说不清道不明。黑洞是如何越变越大的，巨大黑洞又与星系的诞生和演化具有怎样的关系，需要解释的疑问还多得很。1995年，美国夏威夷大学和密执安大学的几位科学家，在研究了巨大黑洞起源的问题后，发表了非常有趣的分析结果。

　　他们将巨大黑洞的观测结果针对某一天体，把黑洞的质量与星系“鼓包”进行了比较。所谓星系“鼓包”指的是处于星系中心呈球状分布的古老恒星的集团。结果表明，这个比例大约是1000∶1，就算黑洞的质量有变化，但这个比例都没有明显变化。星系“鼓包”在构造上与星系盘有所不同，椭圆星系几乎都是由“鼓包”构成的。

　　若美国科学家发现的关系具有普遍意义，黑洞的形成便很可能与星系“鼓包”的形成有密切关系。星系“鼓包”是由星系形成初期的“星爆”形成的——— 这一假说现在比较有说服力。巨大黑洞也与“星爆”有关吗？新类型的黑洞是在m82星系被发现的，而它也是“星爆”。

　　“星爆”、星系形成、星系“鼓包”、活动星系核，以及中间质量黑洞和巨大黑洞，在这一系列组合之后，最终能够描绘出的到底是什么呢？

　　在星系中，仍然隐藏着许多的谜团。

　　图为棒旋星系ngc1300。根据近年的观测，人类所在的银河系的中央具有棒状构造，所以银河系也可能是一个棒旋星系。




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据《每日电讯报》报道，7月21日，在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上，英国传奇科学家斯蒂芬·霍金教授将宣布他对宇宙黑洞的最新研究结果：黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样，对其周遭的一切“完全吞食”，事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在某个时候释放出来。

宇宙学家相信，太空中有许多类型的黑洞，从质量相当于一座山的小黑洞，到位于星系中央的超级黑洞，不一而足。科学家过去认为，从巨大的星体到星际尘埃等，一旦掉进去，就再不能逃出，就连光也不能“幸免于难”。而霍金教授关于黑洞的最新研究有可能打破这一结论。经过长时间的研究，他发现，一些被黑洞吞没的物质随着时间的推移，慢慢地从黑洞中“流淌”出来。

霍金关于黑洞的这一新理论解决了关于黑洞信息的一个似是而非的观点，他的剑桥大学的同行都为此兴奋不已。过去，黑洞一直被认为是一种纯粹的破坏力量，而现在的最新研究表明，黑洞在星系形成过程中可能扮演了重要角色。

自认“黑洞悖论”错误

1976年，霍金称自己通过计算得出结论，他认为黑洞在形成过程中，其质量减少的同时还不断在以能量的形式向外界发出辐射。这就是著名的“霍金辐射”理论。但是，理论中提到的黑洞辐射中并不包括黑洞内部物质的任何信息，一旦这个黑洞浓缩并蒸发消失后，其中的所有信息就都随之消失了。这便是所谓的“黑洞悖论”。

这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的。近30年来，霍金试图以各种推测来解释这一自相矛盾的观点。霍金曾表示，黑洞中量子运动是一种特殊情况，由于黑洞中的引力非常强烈，量子力学在此时已经不再适用了。但是霍金的这种说法并没有得到科学界众多持怀疑态度学者的信服。

如今，霍金终于给了这个当年自相矛盾观点一个更具有说服力的答案。霍金称，黑洞从来都不会完全关闭自身，他们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量，随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。

新成果令人振奋

尽管这一重大研究成果还没有公开以论文的形式发表，已经在学术界引起了轩然大波。霍金在剑桥大学的同事、著名的物理理论学家马尔科姆·佩里博士表示，“霍金在这次研讨会上提出的观点也许是一种可行的解决方案。但是具体是否能得到最终认可，我看还需要由大家说了算。”但他认为，霍金最新的研究成果将可以和30年前发表的“霍金辐射”相媲美。

另一位物理学家科特·卡特勒在接受《新科学家》杂志的访问时说：“霍金发出了一个信息，他似乎在说‘我已经解决了黑洞理论中的矛盾之处，我想就此发表一些新的看法’。但是我们作为该信息的接受者，预先却并没有看到任何有关的书面阐述。作为对霍金本人的尊重，根据他的名誉，我只能暂且先接受这种说法。”科学家们都期待着明天的学术会议上，霍金教授对他全新成果的完整阐释。

新理论有待证实


对于霍金教授抛出的黑洞新论，本报记者采访了我国黑洞研究专家，北京师范大学的赵峥教授。赵教授说，目前霍金关于黑洞的最新研究成果只有媒体消息，学术论文还没有发表，所以这一新的理论还有待证实。专家指出，上世纪70年代，霍金提出的“黑洞热辐射”理论是20世纪最杰出的理论物理成就之一，但当时这一理论的一些观点受到了量子物理学者的质疑，科学家们认为被黑洞“吞掉”的物质的信息最终将会随黑洞一起消失，在量子物理的角度上是无法解释的。为此，30年来学术界一直存在着争论，此次霍金提出的新观点---黑洞在某一时间，将会把它吞掉的信息释放出来，从表面上看弥补了他以前理论的缺陷，但是这也不足以肯定这一理论就是正确的。赵教授解释，物质所包含的信息并不像质量或能量一样具有守恒的性质，因此霍金此前的信息消失理论并不是完全无法接受的。
赵峥教授强调，目前由于霍金的学术论文还没有发表，一切都难有定论。对于1974年提出的“霍金辐射”理论，在学术界得到了广泛的肯定，这一理论为黑洞研究做出了杰出的贡献，霍金教授也因此受到学术界的推崇，但他的新理论是否正确还要经过多方的验证。对于黑洞的研究也如是，从最初提出黑洞概念至今已经有200多年的历史，上世纪60年代开始的黑洞研究热潮也已经持续了近半个世纪，但时至今日黑洞仍然还是一个谜，人们相信黑洞的存在，期待着有一天能够彻底破解黑洞之谜。

■原始新闻

英国科学家斯蒂芬·霍金将在下周于爱尔兰举行的一次国际会议上介绍他的一个新观点，黑洞似乎并非吞噬一切，它会让其中的一些信息逃逸出来。这与他近三十年前提出的黑洞摧毁陷入其中的所有物质的看法出现矛盾。霍金表示，他以前可能错了。

虽然他尚未公布新发现的有关细节，但从此前他在剑桥大学研讨会的发言中，却可了解大致轮廓。据参加过这次研讨会的物理学家加里·吉本斯说，霍金现在所说的黑洞与传统的黑洞不同，它没有将里面的一切隐藏起来的一个明确的视界(黑洞边界)。反之，在经过长时间辐射后，它们最终会将里面的信息释放出来。据本报七月十六日消息

■链接

最古老的黑洞

今年6月，美国科学家称，他们发现了距地球非常遥远的星系中的一个古老的黑洞，形成时间在127亿年前，即在形成宇宙的大爆炸之后大约1亿年。因此科学家为之惊奇，它如何在如此“短暂”的时间内，就聚集了如此大量的物质成为黑洞。

这个黑洞是科学家迄今所知的最古老的黑洞，科学家将它命名为q0906+6930，它的重量是银河系所有恒星的总和，体积大到装下我们1000个太阳系还有余。领导该项研究的美国斯坦福大学天文学副教授罗杰·罗马尼说：“这个黑洞在宇宙还十分年轻时就形成了，而且它的巨大体积，很让我们吃惊。像这样巨大的黑洞很少见。”

黑洞是人类肉眼无法看见的，科学家只能通过测量它附近发射出的x射线和伽马射线，来确定它的存在，并测量它对位于它附近的星体的引力效应来确定它的质量。但是这个巨大黑洞如此之远，科学家找不到它附近适当星体。罗杰·罗马尼说，科学家计划进一步测量位于它附近的发射出的x射线和伽马射线，对它进行精确的测量



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黑洞怎样形成
想象一颗具有10倍太阳质量的恒星。在它的大约10亿年寿命的大部分时间里，该恒星在其中心把氢转化成氦而产生热。释放出的能量会产生足够的压力，以支持该恒星去抵抗自身的引力，这就产生了半径约为太阳半径5倍的物体。从这种恒星表面的逃逸速度大约是每秒1000公里。也就是说，一个以小于每秒1000公里的速度从该恒星表面点火垂直上升的物体，会被恒星的引力场拖曳回到表面上来，而具有更大速度的物体会逃逸到无穷远去。

当恒星耗尽其核能，那就没有东西可维持其向外的压力，恒星就由于自身的引力开始坍缩。随着恒星收缩，表面上的引力场就变得越来越强大，而逃逸速度就会增加。当它的半径缩小到30公里，其逃逸速度就增加到每秒30万公里，也就是光的速度。从此以后，任何从该恒星发出的光都不能逃逸到无穷远，而只能被引力场拖曳回来。根据狭义相对论，没有东西可能比光旅行得更迅速。这样，如果光都不能逃逸，别的东西就更不可能。

黑洞还会“唱歌”

天文学家在去年发现黑洞也会“唱歌”。不过，黑洞发出的天籁之音凡人的耳朵根本无法欣赏。它过于低沉，频率只有人耳所能听到的最低声音的上千万亿分之一，是迄今在宇宙中探测到的最低沉的声音。

英国剑桥天文学研究所的一个小组，利用美国宇航局的“钱德拉”x射线太空望远镜，探测到了英仙座星系团中央一个超大质量黑洞所发出的声波。这个星系团距离地球约2.5亿光年。“钱德拉”望远镜共观测到这个黑洞产生的多道声波波纹。天文学家们分析后发现，这些波纹间相隔1000万年的周期。也就是说，该黑洞发出的声波每1000万年振动一周。据此，天文学家们推算出了黑洞“歌声”的音调等特征。

天文学家们说，如果用音乐术语来表述，这个黑洞发出的是降b音。它与钢琴上比键盘中央c音略高的最近一个降b音键的声音音名相同，但音高却低了57个八度，或者说频率只及钢琴发出的降b音的约300万亿分之一。
摘用基础科学院

宇宙中存在着一种被称为“双星”的天体，两颗星互相吸引彼此的能量。按照理论，如果一颗星是中子星或白矮星及其它种类的星体的话，那么，它从另一颗星吸收的物质和能量在到达自己时会变成x射线而抛向宇宙空间，而如果这颗星的中间是黑洞的话，那么，这些物质和能量都将被吸收，不会有能量发射现象。



　　美国科学家们在11日美国天文学协会召开的会议上宣布，他们在用“钱德拉”x射线望远镜观察时，发现了至少4起物质和能量被吸收的现象，从而为宇宙中存在黑洞提出了新的证据


据外电报道，美国加利福尼亚大学的宇宙学家在《自然》周刊上发表文章说，黑洞的体积大约是太阳的260万倍，而银河系的其他恒星围绕黑洞循环周转，构成巨大的碟形。他们根据在夏威夷的天文望远镜拍摄的照片，将黑洞定位在人马星座a*(sgr a*)的地方。那儿离地球有26000光年的距离。据悉，那些图片是从1995年起用4年时间拍摄的。


　　另外，科学家们分析了天文望远镜拍摄的星图后发现，在那个区域中，恒星的运行速度都明显加快，表明它们是被拉向某种引力场极大的物质，而那个物质就是黑洞




美国当地时间6月6日消息，由美国得克萨斯大学天文学教授领导的一个研究小组本周宣布，围绕快速运转的恒星运动的星系形成大规模黑洞的可能性较高。这一最新发现为人类研究有关黑洞的形成与星系主恒星构成之间的关系提供了更为清晰的思路。这一研究成果已在本周于纽约州召开的全美天文协会年会上进行了宣读。该小组表示现已发现8个新的超大型黑洞，从而使人类目前知道的黑洞数目增加至33个。



　　黑洞被认为是星体运动的最后阶段，其重力场强极大，包括光在内的任何物体都无法逃脱其引力，而超大型黑洞的引力甚至可达太阳的10亿倍。一般而言，大型黑洞大多处于椭圆形或螺旋形星系轨道的凸出和浓密部位，而小型黑洞则位于中间较平的星系轨道的中央，例如银河系。

　　研究小组还证实，超大型黑洞开始形成时规模较小，而且其形成的时间与星系相同，而关非如一些观点所说黑洞是在星体形成之前就已经存在。随后，黑洞的规模随着主恒星一起扩大，主要途径是“吞食”其周围的气体和星体。研究人员已就黑洞重量占其主恒星及恒星周围气体总重的百分比得出了一个非常精确的数字，即0.2%。

　　同时，天文学家指出，由于目前研究人员都是根据黑洞“吞食”的星体能量来测量黑洞重量的，但事实上人类现在只能从地球的角度观测黑洞“吞食”星体的情形，而除此之外从其他星体的角度肯定还能观测到更多的星体遭到黑洞“吞食”，因此，尚不能对上述数字抱有绝对的信任



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