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敬畏自然,銀河系黑洞上演饕餮大片
更新時間:2016/4/10 17:15:41 瀏覽:2131 關閉窗口 打印此頁

  德國加爾興(Garching)的科學家正在密切觀測大約2.6萬光年之外的一個罕見事件:一個超大的黑洞正在吞噬一團巨大的氣體云。它讓人類得以首次窺見黑洞是如何利用其巨大的引力吸引并吞噬星際物質的——對于這個現象,人類知之甚少。
  加爾興馬普地外物理研究所(Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics)的斯特凡•吉勒森(Stefan Gillessen)說:“云團正在被撕裂。”2011年,吉勒森博士率先讓世界注意到了這個事件。
  當大型恒星死去,其物質塌縮成一個小得多的體積時,就可以形成黑洞。這相當于把地球的體積壓縮成一個彈子球那么大,所形成的引力會強到光線都跑不掉。
  現在對黑洞的了解基本上都是理論上的,科學家非常希望能采集到更多的現實數據。最好的望遠鏡都勝任不了,因為多數黑洞都在幾百萬光年之外。事實上,直到10年前科學家才確證有一個超大黑洞潛伏在我們附近,就在銀河系里。
  現在,良機顯現,我們的這個黑洞鄰居正在上演一些意想不到的太空大戲。這個銀河系怪物將近100萬年來一直在吸收一坨坨四處流浪的物質。緊繞黑洞飛行的星球證明它的引力相當于400萬顆太陽。這種引力現在已經開始作用于那團長度有370億英里(約595億公里)左右的氣體云。
  借助于歐洲資助的、高聳在智利阿塔卡馬沙漠(Atacama Desert)的甚大望遠鏡(Very Large Telescope)采集到的數據,吉勒森博士的團隊最近推斷,氣體云前端運行速度較其尾端快了每秒310英里(約500公里)。云團已經有10%左右的部分被吸引到黑洞的另一側。
  科學家們希望觀測這場宇宙大戲至少一年的時間。他們有很多疑問:云團是被撕成一小塊一小塊并被吞噬,還是會有很大一部分繼續繞著黑洞外面的軌道飛行?黑洞會不會隨著它的掠食而變得更亮一些?從未在如此極端條件下進行實驗檢驗的愛因斯坦相對論,到時候站不站得住腳?
  天體物理學家安德烈婭•蓋(Andrea Ghez)在加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles)帶了另外一個團隊來觀測這一事件。她說:“天文學領域很少有機會抓住正在發生的事件。我們根本就不知道會有什么事情發生。”
  2006年,蓋博士的團隊注意到有一個物體正在銀河系黑洞附近游蕩。但她說,這個物體看上去不是特別有意思,所以“我們沒去管它”。
  五年過后,吉勒森博士已經在用智利的一架望遠鏡觀測圍繞黑洞飛行的那些星球。在研究舊數據的時候,他注意到蓋博士看到的那個物體。吉勒森博士的同事、馬普研究所理論物理學家安德烈亞斯•伯克持(Andreas Burkert)回憶說:“它只是一個小點——不是一個熱星球,而是一個冷的東西。我說(觀測)可能存在失誤。”
  2012年1月,馬普研究所的團隊在《自然》雜志(Nature)上發表了研究結果。他們認為,這個小點是一團來源不明的氣體云,處在銀河系黑洞的引力范圍內。
  直到幾年前為止,科學家一直很難觀測到銀河系中心位置的物體,原因之一是地球大氣層造成的模糊,也就是造成星星閃爍的那種效應。另外,由于銀河系中心位置的塵埃將光線吸收殆盡,光學望遠鏡基本派不上用場。
  吉勒森博士等人改用了以紅外線觀測銀河系核心的望遠鏡。更晚近的一個創新,則是一項名叫自適應光學、可以糾正模糊效應的技術。研究人員今年已經提出40多套觀測黑洞與氣體云相遇的方案。
  前不久的一天上午,吉勒森博士在他辦公室用一臺電腦展示了甚大望遠鏡拍攝到的一連串影像。2002年的時候,以藍色小點標識的氣體云似在進一步向銀河黑洞靠近。吉勒森博士說:“它不是直線前進,意味著有個什么東西在牽引著它。”2008年的數據顯示氣體云在以每秒約800英里(約1,287公里)的速度前進,遠快于每秒運行約19英里(約30公里)的地球。很能說明問題的是,最近的發現顯示云團在以接近每秒1,250英里(約2010公里)的速度運行,說明黑洞的引力越來越強。
  另一套名為“我們眼前的大混亂”(Total Disruption in Front of Our Eyes)的幻燈片顯示,氣體云的一部分至少已經被拉長到2004年長度的10倍。
  然后吉勒森博士走進了一間實驗室。在那里,他和馬普研究所的其他同事正在組裝一個大約兩碼(約1.8米)長的裝置。這個裝置名叫“引力機”(Gravity Machine),造價接近2,700萬美元。等2014年夏季組裝完畢之后,這架機器將把甚大望遠鏡四個不同鏡筒采集的光線信號集合到一起,從而大大提高測量精度。
  黑洞時不時地閃耀出光芒,就像地球大氣層在雷電照耀下變亮一樣。吉勒森博士說,黑洞與氣體云相遇可能會使黑洞的閃光更頻繁或更劇烈。那樣的話,引力機采集信號將更加容易,從而讓科學家獲得更多有關黑洞運行機制的信息。
  和很多天文觀測一樣,這一次觀測也有一絲超現實的感覺。銀河系的黑洞在2.6萬光年之外,意味著氣體云事件實際上是在2.6萬年之前發生的,光線到我們這里就得花這么久時間。蓋博士說:“我們是在銀河系的邊緣地區,所以到現在才看到這部電影,但它是一部很驚艷的電影。”
 
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