劉聲遠(yuǎn)

當(dāng)我們抬頭仰望銀河系，吸引我們目光的總是那些美麗的行星和恒星。但實(shí)際上，潛藏在星空中黑暗區(qū)域的那些無(wú)比驚人、無(wú)比簡(jiǎn)單的天體才堪稱(chēng)完美。它們被稱(chēng)為“黑洞”。

恒星坍縮成黑洞（示意圖）

恒星怎樣保持穩(wěn)定

一般的理論是，黑洞是太空中無(wú)限致密的塊（注意：宇宙學(xué)中的塊或點(diǎn)并非是我們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)體量大小的認(rèn)知，而是具有很大規(guī)模的物體），進(jìn)入黑洞中的任何物質(zhì)，哪怕是光線(xiàn)，都無(wú)法逃離。質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量幾倍的黑洞，很可能形成于質(zhì)量為太陽(yáng)20～30倍的恒星。巨大的恒星在極度高溫中明亮燃燒，發(fā)出藍(lán)光，但最明亮的恒星也最短命。

恒星是巨大的氣態(tài)星球，它們會(huì)在自身引力下坍縮。而發(fā)生在恒星核內(nèi)部的聚變反應(yīng)會(huì)釋放巨量光線(xiàn)，其造成向外延伸的輻射壓會(huì)阻止恒星坍縮。但最終坍縮還是會(huì)占上風(fēng)。巨大的恒星可能會(huì)在短短幾百萬(wàn)年內(nèi)燒完自己的核燃料，然后在自身引力下坍縮。

由于坍縮的物質(zhì)數(shù)量極其巨大，產(chǎn)生的巨大而又致密的中子量會(huì)在巨大的引力下繼續(xù)坍縮。如果恒星質(zhì)量是太陽(yáng)的20倍或再多一點(diǎn)，恒星最終就會(huì)消失，留下的“幽靈”就是黑洞。但并非所有恒星都會(huì)經(jīng)歷這一轉(zhuǎn)變。像太陽(yáng)這樣質(zhì)量較小的恒星，在聚變反應(yīng)停止后會(huì)變成矮星，然后逐漸化為灰燼。

如此看來(lái)，黑洞的成因很簡(jiǎn)單：足夠多的物質(zhì)被壓縮到足夠小的體積。由此就產(chǎn)生了一種可能性——早期宇宙中幾乎所有的大質(zhì)量恒星最終都會(huì)變成黑洞。

用河流來(lái)比喻黑洞周?chē)罱彽膮^(qū)域很合適。如果你在河中平靜的水域游泳，那么你就很安全。同理，只要距離黑洞足夠遠(yuǎn)，黑洞就奈何不了你。但在黑洞所在地，由于物質(zhì)坍縮到了很小的體積，變得非常致密，不存在實(shí)體，而只是太空中一個(gè)無(wú)限小的點(diǎn)。當(dāng)然，這里的“點(diǎn)”同樣是一個(gè)空間。

還是拿河水來(lái)類(lèi)比。當(dāng)河水流到瀑布邊時(shí)，水流加快，如果誰(shuí)在這里跳進(jìn)水流，只會(huì)葬身瀑布。而在距離黑洞很近的地方，空間架構(gòu)就像瀑布那樣被拉向黑洞中心。不管是恒星、行星還是光線(xiàn)，一旦被拖進(jìn)黑洞就沒(méi)有回頭路。

黑洞仿如時(shí)空之河（示意圖）

但黑洞引力的勢(shì)力范圍并非無(wú)限大。人們可能會(huì)認(rèn)為，黑洞會(huì)吞噬周?chē)乃刑祗w。然而，這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的，因?yàn)楹诙粗煌淌梢欢ň嚯x內(nèi)的天體。那么，黑洞內(nèi)部是什么樣子？我們看不見(jiàn)。黑洞與可見(jiàn)的宇宙之間的界限被稱(chēng)為“視界”。一旦從可見(jiàn)的宇宙越過(guò)視界，就再無(wú)回頭路。

從愛(ài)因斯坦開(kāi)始，科學(xué)家不再把宇宙架構(gòu)視為靜態(tài)的，而是認(rèn)為大質(zhì)量天體會(huì)扭曲周?chē)目臻g，并影響時(shí)間。于是有了“時(shí)空”這個(gè)詞，即把時(shí)間和空間結(jié)合起來(lái)。愛(ài)因斯坦的卓越就在于他認(rèn)識(shí)到了時(shí)間與空間的緊密聯(lián)系：物質(zhì)不僅會(huì)扭曲空間，而且會(huì)改變時(shí)間進(jìn)程。具體來(lái)說(shuō)，物質(zhì)越密集的地方，時(shí)間流逝的也越慢。

在黑洞周邊區(qū)域，扭曲的時(shí)空拉長(zhǎng)光波，讓色彩失真。從遙遠(yuǎn)的距離看向黑洞，視界就是時(shí)間停住的地方。如果你距離黑洞越來(lái)越近，那么在距離黑洞足夠遠(yuǎn)處的一個(gè)人會(huì)看見(jiàn)你的膚色越來(lái)越紅，你的時(shí)間與他的時(shí)間相比也會(huì)變慢。最終你穿過(guò)視界，消失無(wú)蹤。

人馬座A

|人馬座A（想象圖）

黑洞之怪異，就連科幻作家都難以想象。但黑洞不是幻想的東西，而是實(shí)際存在的。絕大多數(shù)黑洞都很小，直徑不到32千米，它們通常在太空中流人馬浪。但如果我們把目光指向銀河系的中心，看穿包裹星系核的氣體和塵埃云，那么全然不同的跡象就會(huì)出現(xiàn)。

在20多年中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銀河系中心的恒星根本沒(méi)有環(huán)繞任何可見(jiàn)的天體。這些恒星所在區(qū)域的中心一片黑暗，就像是那里有一個(gè)無(wú)比巨大的空洞，而這些恒星就像是在環(huán)繞這個(gè)空洞——科學(xué)家稱(chēng)之為“人馬座A”。這個(gè)空洞的質(zhì)量是多么巨大，以至于能讓恒星群環(huán)繞它？科學(xué)家推測(cè)這個(gè)空洞就是一個(gè)黑洞，其質(zhì)量為太陽(yáng)的400萬(wàn)倍。

事實(shí)上，整個(gè)銀河系都環(huán)繞于人馬座A。科學(xué)家自然要問(wèn)：這個(gè)黑洞來(lái)自何方？它的個(gè)頭為什么會(huì)長(zhǎng)得這么大？

1999年，錢(qián)德拉X射線(xiàn)太空望遠(yuǎn)鏡（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“錢(qián)德拉”）從美國(guó)宇航局航天飛機(jī)上升空。雖然已經(jīng)服役20多年，但是錢(qián)德拉依然是科學(xué)家觀測(cè)高能宇宙射線(xiàn)的最強(qiáng)大天文學(xué)設(shè)備。

錢(qián)德拉的最高軌道距離地球表面13.4萬(wàn)千米。在這個(gè)軌道中，錢(qián)德拉用8張高精準(zhǔn)鏡面掃描太空，探查從宇宙中極熱區(qū)域發(fā)出的X射線(xiàn)。錢(qián)德拉升空后近14年來(lái)，一直在搜索爆發(fā)的恒星和星系團(tuán)。2013年9月14日，它望向人馬座A，觀測(cè)一個(gè)巨大的熾熱氣云團(tuán)，卻意外地記錄到了來(lái)自看似空曠的銀河系中心的、短暫的X射線(xiàn)爆發(fā)。

錢(qián)德拉望遠(yuǎn)鏡

科學(xué)家立即警覺(jué)起來(lái)：這一爆發(fā)必定事出有因！可是，他們看不見(jiàn)原因?？茖W(xué)家起初推測(cè)，位于2.6萬(wàn)光年外的一顆小行星當(dāng)時(shí)被撕裂，并且在烈焰中燃燒，其亮度是太陽(yáng)的好幾百倍，由此造成的X射線(xiàn)爆發(fā)被錢(qián)德拉記錄到。但爆發(fā)的強(qiáng)度之大，讓科學(xué)家更相信是黑洞所為。也就是說(shuō)，在銀河系中心必定有一個(gè)大黑洞，而人馬座A正是這個(gè)黑洞。這個(gè)黑洞當(dāng)時(shí)只不過(guò)是在吃“小點(diǎn)心”——有可能是一顆小行星，由此造成強(qiáng)烈而又短暫的X射線(xiàn)爆發(fā)。

不僅可以用錢(qián)德拉觀測(cè)銀河系，還可以用它觀測(cè)其他星系。天文學(xué)家通過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，在每個(gè)大星系中心都有黑洞。這些黑洞的質(zhì)量都很大，是太陽(yáng)質(zhì)量的幾百萬(wàn)甚至幾十億倍。問(wèn)題接踵而來(lái)：這些黑洞是怎樣形成的？它們?yōu)槭裁磿?huì)這么大？

黑洞的形成需要幾百萬(wàn)至幾十億年時(shí)間。一些科學(xué)家猜測(cè)，那些最大、最古老的黑洞并非始于恒星。在宇宙的最早期，氣體可能會(huì)直接坍縮形成大質(zhì)量黑洞。雖然不排除這種可能性，但大多數(shù)科學(xué)家相信人馬座A自一顆恒星的死亡而形成。

不管形成人馬座A的起因是什么，有一點(diǎn)很明確：它在變大。人馬座A剛形成時(shí)，附近誤入其勢(shì)力范圍的小行星、恒星和巨大的氣云都是它的“食物”。隨著進(jìn)食量增加，黑洞個(gè)頭也越來(lái)越大。但僅僅通過(guò)進(jìn)食，初始質(zhì)量?jī)H為太陽(yáng)幾十倍的黑洞絕無(wú)可能擁有超大質(zhì)量。那么，人馬座A是怎樣做到加速生長(zhǎng)的？2015年9月14日，科學(xué)家找到了一個(gè)線(xiàn)索——兩個(gè)黑洞相撞的余波。

兩個(gè)黑洞相撞（示意圖）

不難理解，兩個(gè)黑洞相撞的規(guī)模和威力都無(wú)比巨大，其在時(shí)空架構(gòu)中引起的漣漪以光速向外傳播。在地球上，科學(xué)家用LIGO探查到了這些漣漪。LIGO是一種儀器，其運(yùn)作方式為發(fā)射激光束，激光束在到達(dá)鏡面后會(huì)反射回來(lái)。當(dāng)引力波經(jīng)過(guò)地球時(shí)，激光束的返回時(shí)間會(huì)有改變。雖然這種改變很微小，但采用了高精尖技術(shù)的LIGO能探查到。

許多科學(xué)家現(xiàn)在相信，像這樣的黑洞相撞正是超大質(zhì)量黑洞形成機(jī)制中的關(guān)鍵因素。當(dāng)另一個(gè)黑洞朝著人馬座A流浪而來(lái)，兩者會(huì)相互環(huán)繞而動(dòng)，在此過(guò)程中失去能量，最終兩者合二為一。對(duì)人馬座A來(lái)說(shuō)，這種合并發(fā)生在幾十億年前，也就是人馬座A誕生之初。

隨著人馬座A的質(zhì)量和影響力激增，它的周邊環(huán)境也發(fā)生著變化。這個(gè)黑洞周?chē)暮阈侨汉蜌庠瞥掷m(xù)生長(zhǎng)，逐漸演化成了銀河系，而人馬座A占據(jù)銀河系的中心。因此，當(dāng)人馬座A變成一個(gè)超大質(zhì)量黑洞時(shí)，它也真正成年了，能夠主宰整個(gè)銀河系的演變。年輕的銀河系中心有大量旋轉(zhuǎn)的塵埃和氣云，所以黑洞不乏食物。隨著人馬座A的饕餮盛宴不斷進(jìn)行，其引力撕裂了物質(zhì)，并釋放出質(zhì)子、電子和扭曲的磁力線(xiàn)。

在靠近視界的物質(zhì)中，有一部分并未越界而被黑洞吞沒(méi)。在黑洞周?chē)?，這些超熾熱物質(zhì)被沿著黑洞的兩個(gè)磁極（兩股超高能射流）甩出，從而進(jìn)入宇宙空間。它們所到達(dá)的最遠(yuǎn)之處，距離黑洞本身數(shù)十萬(wàn)光年。

直到最近，科學(xué)家才開(kāi)始認(rèn)識(shí)到人馬座A對(duì)銀河系的巨大影響力，以及這些超高能射流可能扮演的角色。這要從費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“費(fèi)米”）說(shuō)起。

費(fèi)米于2008年6月11日發(fā)射，其建造目的是探測(cè)宇宙中最強(qiáng)的能量輻射——伽馬射線(xiàn)。費(fèi)米的靈敏度幾乎是之前伽馬射線(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的100倍，因此通過(guò)它能看見(jiàn)之前看不到的東西。費(fèi)米每96分鐘就環(huán)繞地球一圈，科學(xué)家用它創(chuàng)建了宇宙地圖，還發(fā)現(xiàn)了一種不可見(jiàn)的風(fēng)景——星系中能量最多的區(qū)域，那就是黑洞。費(fèi)米把“目光”對(duì)準(zhǔn)銀河系黑洞，科學(xué)家對(duì)黑洞模樣的想象中因此又多了一些細(xì)節(jié)。雖然不可能直接看到黑洞內(nèi)部，但費(fèi)米為科學(xué)家?guī)?lái)了一個(gè)意想不到的巨大驚喜。

銀河系盤(pán)面（銀盤(pán)）上有兩個(gè)巨大的泡泡（被稱(chēng)為“費(fèi)米泡泡”），其中每個(gè)泡泡的直徑都是2.5萬(wàn)光年，它們加起來(lái)占到銀河系直徑的一半。如果你能看見(jiàn)伽馬射線(xiàn)，那么費(fèi)米泡泡就會(huì)是你在天空中所見(jiàn)的最大天體。兩個(gè)費(fèi)米泡泡就像是懸在人馬座A黑洞中心的超巨大啞鈴。如果人馬座A曾經(jīng)發(fā)生過(guò)巨大的爆發(fā)，就一定會(huì)在銀河系中留下痕跡。而費(fèi)米泡泡就是這樣的痕跡。由此，科學(xué)家終于找到了一些線(xiàn)索，證明銀河系曾有過(guò)更活躍、更具爆發(fā)力的過(guò)去。

費(fèi)米泡泡

費(fèi)米望遠(yuǎn)鏡

當(dāng)人馬座A進(jìn)食時(shí)，它會(huì)釋放極大量超高溫物質(zhì)。一個(gè)超大質(zhì)量黑洞每秒鐘釋放的能量，相當(dāng)于萬(wàn)億乘以萬(wàn)億枚原子彈的能量和。如果有人正好處在黑洞超高能射流的“火力”中，那他瞬間就會(huì)氣化消失。如果行星被射流擊中，那么行星大氣層會(huì)立即消失。

而在銀河系遙遠(yuǎn)的外圍，來(lái)自人馬座A的瘋狂爆發(fā)卻可能起到一種驚人的作用：超大質(zhì)量黑洞發(fā)射的超高溫氣體，對(duì)該黑洞所在的星系有“鎮(zhèn)靜”作用。

要形成恒星，就得有很冷又很致密的氣體，這是由于恒星形成于物質(zhì)的坍縮。由于黑洞射流會(huì)導(dǎo)致氣體升溫，所以氣體無(wú)法坍縮形成恒星。從這個(gè)意義上講，黑洞決定恒星和行星的形成頻率。歸根到底，黑洞決定地球的存在，而我們的存在都?xì)w結(jié)于黑洞。

在花了數(shù)十億年吞噬自己周?chē)臍怏w、塵埃、恒星和行星之后，黑洞就沒(méi)有什么可以吃的了。于是，人馬座A目前已進(jìn)入休眠狀態(tài)。雖然它今天看來(lái)很安靜，但通過(guò)費(fèi)米發(fā)現(xiàn)的巨大泡泡揭示了它狂暴的過(guò)去。

隨著我們對(duì)黑洞的了解增多，黑洞的形象已不再是邪惡、狂暴的食客，而成為宇宙的創(chuàng)造者和塑造者。但對(duì)于人馬座A，依然有太多未解之謎，其中最有趣的一個(gè)謎題是：在超大質(zhì)量黑洞的內(nèi)部和視界上，到底會(huì)發(fā)生什么？

黑洞也是如今兩大物理理論的矛盾焦點(diǎn)，其中之一是引力理論，另一個(gè)是量子力學(xué)。量子力學(xué)關(guān)心的是超小物質(zhì)的行為（例如電子和原子核是怎樣組合在一起的），而黑洞是引力與量子力學(xué)的交匯處。當(dāng)科學(xué)家計(jì)算黑洞的宏觀維度和微觀維度時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果相互矛盾，也就是缺乏一種統(tǒng)一的理論來(lái)描述這兩者。

實(shí)驗(yàn)室模擬霍金輻射

霍金式爆發(fā)（想象圖）

如何破解這個(gè)矛盾？科學(xué)家開(kāi)始調(diào)查人馬座A中心的情況。他們研究了數(shù)十顆位于黑洞軌道中的恒星，其中一些距離視界只有幾十億千米（不要以為幾十億千米有好遠(yuǎn)好遠(yuǎn)，在宇宙尺度上講，幾十億千米只相當(dāng)于一根發(fā)絲的直徑）。如此靠近黑洞，很可能帶來(lái)災(zāi)難性的后果。其中一些恒星可能有行星環(huán)繞，而這些行星也可能葬身黑洞腹中。

如果你墜入黑洞，那么在此之前你必定經(jīng)過(guò)了視界，但實(shí)際上你什么也看不見(jiàn)，因此你根本不知道自己已經(jīng)過(guò)了視界。如果能站在黑洞附近的行星表面，你將會(huì)看見(jiàn)一個(gè)扭曲的宇宙，時(shí)間和空間都被扭曲。你會(huì)發(fā)現(xiàn)一切現(xiàn)象的發(fā)生速度都超快。但最終，潮汐力和引力變得很強(qiáng)，周?chē)臻g及空間中的任何物體都被拉伸。你的身體最終被拉成一根很長(zhǎng)、超細(xì)的“面條”，直徑還不及一個(gè)原子的直徑。也就是說(shuō)，一旦墜入黑洞，就連行星和恒星也會(huì)被分解到比原子還小的程度。而在黑洞的腹心，或者說(shuō)黑洞的盡頭——奇點(diǎn)，一切旅行戛然而止。

所謂奇點(diǎn)，是指物體被壓縮到無(wú)以復(fù)加的程度，此時(shí)物體看似不存在卻依然存在。數(shù)萬(wàn)億年后，人馬座A周?chē)乃泻阈呛托行嵌紝⑾В诙蠢^續(xù)游蕩在宇宙中。

如果進(jìn)入黑洞勢(shì)力范圍的任何物體都無(wú)法脫逃，那么故事就終結(jié)了嗎？也許不會(huì)，因?yàn)榭茖W(xué)家現(xiàn)在相信，就算是像人馬座A這樣的黑洞也會(huì)死亡。

1975年，物理學(xué)家霍金發(fā)表了一篇驚人的論文，其中說(shuō)黑洞并非絕對(duì)和完全黑暗?；艚鹫J(rèn)為，黑洞也發(fā)光，只是光很暗。他還說(shuō)，黑洞也有對(duì)應(yīng)的溫度。霍金給出的一個(gè)很合理、很科學(xué)的方程式，把物理學(xué)的許多方面都聯(lián)系起來(lái)。這個(gè)方程式中有引力，有黑洞質(zhì)量，有光速，還有與原子物理有關(guān)的常數(shù)，當(dāng)然還有溫度。

霍金的這個(gè)方程式，完美地解決了對(duì)黑洞的引力學(xué)計(jì)算和量子力學(xué)計(jì)算結(jié)果之間的差異。簡(jiǎn)單而言，這個(gè)公式的含義是：只要一個(gè)物體有溫度，它就會(huì)發(fā)光，就會(huì)發(fā)出輻射，在此過(guò)程中失去能量。對(duì)于像人馬座A這么巨大的黑洞來(lái)說(shuō)，雖然從出生到死亡的時(shí)間規(guī)模極其巨大——數(shù)萬(wàn)億乘以數(shù)萬(wàn)億年，但它們最終還是會(huì)煙消云散，徹底消失。到那時(shí)，銀河系將陷入永久的黑暗。

也許你會(huì)問(wèn)：如果在非常非常遙遠(yuǎn)的未來(lái)，即便是超大質(zhì)量的黑洞也會(huì)分崩離析，那還有什么意義呢？事實(shí)上，“霍金輻射”的發(fā)現(xiàn)帶來(lái)了一些深?yuàn)W的物理學(xué)謎題。

黑洞穿越（科幻圖）

黑洞可能會(huì)讓時(shí)間旅行的（尤其是回到過(guò)去）夢(mèng)想成真（示意圖）

如果把霍金的這篇論文付之一炬，隨著它的燃燒和輻射，它是否就永遠(yuǎn)離開(kāi)了宇宙？或許，我們可以把所有的灰燼收集起來(lái)，找到所有的光子并重構(gòu)它們，這樣就不僅能復(fù)原論文紙，而且能完整重建包括方程式在內(nèi)的論文所有內(nèi)容。

當(dāng)然，這只是科學(xué)狂想。那么，黑洞是否也適用“重構(gòu)法則”？對(duì)于所有墜入黑洞的物體來(lái)說(shuō)，它們?cè)景乃行畔?huì)怎樣？隨著黑洞最終的蒸發(fā)，黑洞真的會(huì)片甲不留？那些信息全都消失？

在人馬座A蒸發(fā)、消失的過(guò)程中，如果發(fā)生信息逃逸，其含義就非常深遠(yuǎn)?？茖W(xué)家現(xiàn)在相信，墜入黑洞的所有天體（不管是恒星、行星還是小行星）可能會(huì)在黑洞死亡后繼續(xù)存在，它們的每個(gè)粒子的方位等信息完整保留，因此從理論上說(shuō)，如果能找到這些信息，就能通過(guò)它們?nèi)?gòu)想這些天體原來(lái)的模樣。這就相當(dāng)于回到從前。

如此看來(lái)，那些墜入人馬座A的天體的所有記憶，都化為這個(gè)黑洞的一部分，并未丟失?，F(xiàn)在，就算有這樣的信息，科學(xué)家也無(wú)法讀取它們。我們只能狂想：有朝一日，我們將能夠讀取灰燼中包含的信息。

但問(wèn)題又來(lái)了：什么物體能逃離黑洞的魔爪？怎樣逃離？畢竟，對(duì)黑洞的定義意味著任何東西都不能逃出黑洞。然而，細(xì)讀“霍金輻射”，似乎可以表明量子力學(xué)的確把事物的內(nèi)部和外部連接起來(lái)。遺憾的是，科學(xué)家仍不清楚究竟是怎樣連接的。

黑洞迫使科學(xué)家以全新和真正燒腦的方式來(lái)進(jìn)行思考。對(duì)于“如果我們把東西扔進(jìn)黑洞，它們會(huì)怎樣”這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)界現(xiàn)在依然爭(zhēng)論不休。有一種狂想是：墜入黑洞的天體最終被送往另一個(gè)空間，或許是多重宇宙的另一個(gè)分支。

有些科學(xué)家想象，黑洞也許真的只是某種類(lèi)型的量子球。還有科學(xué)家設(shè)想，墜入黑洞的所有信息都會(huì)被全息編碼在黑洞表面，但編碼方式不明。無(wú)論這些猜想是對(duì)還是錯(cuò)，其意義都超越了黑洞本身。為什么這么說(shuō)？量子引力理論在描述黑洞內(nèi)部機(jī)制方面必不可少，但現(xiàn)有的量子引力理論令人難以捉摸。

或許，未來(lái)十年或未來(lái)百年，該理論將出現(xiàn)激動(dòng)人心的進(jìn)展，甚至?xí)嵝盐覀儛?ài)因斯坦的引力理論并非引力定論。

破解黑洞奧秘，或許能為我們完成對(duì)自然的完整描繪提供最佳機(jī)遇。過(guò)去百年中，科學(xué)界一直困惑于無(wú)法完成這種描繪。因此，最重要的并不是找到的答案是什么，而是通過(guò)了解最了不得的天體——黑洞來(lái)全面了解宇宙。

要想全面了解黑洞，科學(xué)家還有很長(zhǎng)的路要走。但他們已開(kāi)始揭開(kāi)黑洞的面紗：黑洞絕不只是宇宙怪物，而是宇宙的塑造者。

愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論依然成立

據(jù)相關(guān)媒體2021年12月報(bào)道，科學(xué)家已經(jīng)以迄今最高的清晰度觀測(cè)了靠近銀河系中心黑洞——人馬座A的區(qū)域。這些觀測(cè)表明，有關(guān)引力怎樣影響時(shí)空的愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論仍然準(zhǔn)確。

測(cè)試廣義相對(duì)論的方法之一是觀測(cè)超大質(zhì)量黑洞附近恒星的運(yùn)動(dòng)。在超大質(zhì)量黑洞附近，引力效應(yīng)比在宇宙中其他任何地方都更極端。最近，一個(gè)團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了位于智利的超大望遠(yuǎn)鏡干涉儀來(lái)觀測(cè)人馬座A。他們綜合運(yùn)用了四臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)數(shù)據(jù)（這種觀測(cè)技術(shù)被稱(chēng)為干涉），觀測(cè)準(zhǔn)確度比之前用一部望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)提高了大約20倍，因此他們能夠觀測(cè)到更遠(yuǎn)和亮度更微弱的天體，而且解析度更高。

最新觀測(cè)圖像顯示了在非?？拷笋R座A的地方環(huán)繞該黑洞的那些恒星。通過(guò)測(cè)量這些恒星的速度，該團(tuán)隊(duì)算出這個(gè)黑洞的質(zhì)量約為太陽(yáng)的430萬(wàn)倍。這是迄今為止對(duì)人馬座A質(zhì)量的最準(zhǔn)確計(jì)算結(jié)果。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些恒星的運(yùn)動(dòng)看來(lái)全部符合廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)結(jié)果。

該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了一顆之前未知環(huán)繞人馬座A的恒星，它或許有助于測(cè)試有別于廣義相對(duì)論的其他理論。這顆被稱(chēng)為S300的恒星比其所在區(qū)域的其他恒星更古老、黯淡，但其亮度變化特點(diǎn)讓科學(xué)家能以更高準(zhǔn)確度測(cè)量它的運(yùn)動(dòng)情況。一顆以前不為人知的恒星S300的發(fā)現(xiàn)讓科學(xué)家推測(cè)，在更靠近黑洞的地方可能還有其他低亮度的恒星。對(duì)于測(cè)試廣義相對(duì)論來(lái)說(shuō)，這些恒星更有幫助?？茖W(xué)家正在探索能發(fā)現(xiàn)這些恒星的途徑。

人馬座A及其周?chē)祗w（想象圖）