斯皮策太空望遠鏡捕捉到的宇宙中隱藏黑洞的圖片,其中黃色亮點表示壹個內含“類星體”黑洞的遙遠星系,它的外圍被壹層宇宙氣體塵埃緊密環繞。
近日國際天文學家通過美國宇航局斯皮策太空望遠鏡的壹項最新觀測結果,在宇宙中某壹狹窄區域範圍內,首次同時發現了多達21處卻壹直深度隱藏著的宇宙“類星體”黑洞群。
這壹重大發現第壹次從正面證實了多年來天文學領域有關宇宙中有數目眾多的隱身黑洞廣泛存在的推測。充分的證據使人們相信,在浩瀚的宇宙中,的確充滿著各種各樣未被發現的巨大引力源泉--"類星體"黑洞群體。有關該項最新發現的詳細內容,研究人員已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》雜誌中。
“深藏不露”的類星體
我們知道在現實中的宇宙黑洞,由於其巨大的引力作用,連光線都被緊密吸引束縛,因而無法被人們直接觀測發現。為確定黑洞天體存在的證據,天文學家通過研究發現,在黑洞周圍的物質行為具有其特定行為:在黑洞周圍的宇宙空間中,氣體物質具有超高的溫度,並且在被黑洞強大引力場吸引劇烈加速後,這些物質在徹底消失之前均會被提升到接近光速。而當氣體物質被黑洞徹底吞噬後,整個過程都會釋放出大量的X-射線。通常正是這些逃逸出來的X-射線,顯示出此處有黑洞確實存在的跡象。這便是以往人們發現黑洞的最直接證據。
而另壹方面,在壹些格外活躍的超大型宇宙黑洞周圍,由於其對周邊物質劇烈的吸引和吞噬行為,還會在黑洞星體外圍產生壹層厚重的宇宙氣體和塵埃雲層,這便進壹步增大了對黑洞體附近區域的觀測難度,阻礙了天文學家對這些超大黑洞存在的發現工作。天文學上將這些極度活躍的黑洞定義為"類星體"。普通情況下,壹個類星體平均壹年總***吞噬的物質質量,相當於1000個中等恒星質量的總和。壹般情況下,這些類星體距離太陽系都非常遙遠,當我們觀測到他們時已經是億萬年以後的現在,這說明此類黑洞的活動出現在宇宙誕生初期。科學家推定,這種黑洞正是在成長壯大中的宇宙星系前身,所以將其命名為"類星體"。
到目前為止,只有為數不多的幾個"類星體"黑洞被發現,在浩瀚的宇宙深處,是否還有數量眾多的其它類星體存在,仍有待人們進壹步去發現,而天文學家在該領域的研究工作則完全依靠對宇宙內部X-射線的全面觀測研究來予以證實。
“充滿”了黑洞的宇宙
近日,來自英國牛津大學的阿裏耶-馬丁內茲-聖辛格教授在介紹其首次對宇宙間隱藏黑洞的發現時說,"從以往對宇宙X-射線的觀察研究中,本希望能找到宇宙中大量隱藏類星體存在的證據,但結果確都不盡如人意,令人失望。"而近日根據美國宇航局NASA的斯皮策太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)的最新觀察結果,天文學家則成功穿透了遮蔽類星體黑洞的外圍宇宙塵埃雲層,捕捉到了其中壹直暗藏不露的內部黑洞體。由於斯皮策太空望遠鏡能夠有效收集能穿透宇宙塵埃層的紅外光線,使得研究人員順利地在壹個非常狹窄的宇宙空間區域內,同時發現了數量多達21個早已存在卻又"隱藏不露"的類星體黑洞群。
來自美國加州理工大學斯皮策科學中心的研究小組成員馬克-雷斯在接受媒體訪問時同時也表示,“如果我們拋開此次發現的21個宇宙類星體黑洞,放眼宇宙中的其它任何區域,我們完全可以大膽預測,必將有數量眾多隱藏著的黑洞將會被陸續發現。這意味著,壹如我們原先推測的那樣,在不為人知的宇宙深處,壹定有數量眾多、質量超大的黑洞巨無霸,正借助著星際塵埃的隱蔽,在暗地裏不斷發展壯大著。”
黑洞模擬圖片
上海科學家率國際小組拍攝到高分辨率“射電照片”
在我們生活的銀河系中心位置,藏匿著壹個人肉眼無法看見的“超級黑洞”:它的直徑與地球相當,質量卻至少是太陽的40萬倍。它“吞噬”周圍的所有物質,連光也無法逃逸出去。利用國際最先進的地面望遠鏡陣列,上海科學家領導的壹個國際小組成功拍攝到了迄今為止最接近該黑洞的“射電照片”。
今天出版的英國《自然》雜誌刊登了這壹重大成果,並專門配發了評論。主持此項工作的中科院上海天文臺沈誌強研究員說,這是現有觀測條件下,確認銀河系中心存在該“超級黑洞”的最令人信服的證據。這個黑洞位於人馬座方向,距地球約26000光年。
據悉,早在上世紀30年代,天文學家就從理論上預言了黑洞存在,但由於它本身不發光,因此,如何從觀測上證實黑洞成為現代天體物理學最具挑戰性的課題之壹。近幾年來,包括“哈勃”等空間和地面大型望遠鏡已經遴選出許多“候選黑洞”,其中離我們最近的銀河系人馬座目標是各國天文學家競相研究的熱點。
從1997年開始,利用位於北半球10個射電望遠鏡組成的陣列,沈誌強領導的國際小組展開大量觀測,並用新方法不斷提高觀測精度。在5年中,無線電波的“視線”壹步步接近該黑洞,最終獲得了世界上第壹張3.5毫米波長的高分辨率圖像。
“這是人類第壹次看到距離黑洞中心如此近的區域,確實令人興奮”,沈誌強說。通過觀測,科學家們發現,這個“超級黑洞”不僅質量極大、體積極小,且密度也十分驚人,比現有的“候選黑洞”密度要大10000億倍以上。
根據黑洞理論,黑洞是由大質量的恒星坍縮形成的。此時原來構成恒星的物質集中於壹“點”,其密度趨向無限大,以至於光都無法逃脫它的引力。因此從外界看,這種天體是全黑的。由於黑洞的這壹特點,使得天文學家尋找黑洞的工作十分困難。天文學家只能根據黑洞能夠劇烈地“吞噬”它附近的天體這壹性質,確定其存在。
通常黑洞有三種類型,壹種是位於星系中央的“超級黑洞”,另壹種是恒星級的黑洞,其質量大概有數十個太陽左右。還有是介於兩者中間的“中等質量黑洞