“黑洞吞噬理论”面临世纪挑战

　　浩渺宇宙中，一颗恒星偏离了原来的轨道，闯入了黑洞的禁区，结果就在黑洞巨大引力作用下不断伸展，被撕扯得四分五裂，直至被完全吞噬。曾几何时，上述颇具科幻色彩的场景是很多人对“黑洞”的设想，相当多的天文观测表明黑洞会吞噬掉它周围的物质，这也是科学界的主流观点。

　　然而，10月13日美国宇航局钱德拉信息中心的一份报告称，借助美国宇航局的钱德拉X射线太空望远镜，天文学家们在黑洞“半人马座A*”（SagittariusA*）周围区域发现了一个环形新生恒星带，证实银河系中心大黑洞附近的环境有助于催生新的恒星。这一天文新发现将刊登在近期出版的《皇家天文学协会月报》上。

　　这一新的发现是否意味着传统的黑洞吞噬说将被新的发现所“吞噬”？国家天文馆的专家在接受本报记者专访时表示，虽然黑洞周围催生新恒星有着特定的条件，但这一发现对于黑洞和恒星的研究仍然具有突破性意义。钱德拉太空观测站拍摄到的半人马座星云图。“半人马座A*”黑洞及其周边“恒星环”的模拟图。

　　发现“钱德拉”射穿“半人马”

　　“世界上有两件东西能够深深地震撼人们的心灵，一是我们心中崇高的道德准则，一是我们头顶上灿烂的星空。”哲学家康德这样表示对宇宙星空的崇敬之情。而人类对“天”的探索从来就没有停歇过，来自宇宙的新信息不断改变着人们对宇宙、对自我的认识。

　　美国宇航局钱德拉信息中心利用绕地球轨道运转的钱德拉X射线太空望远镜观测到，在银河系中心的黑洞“半人马座A*”周围距离一光年的区域，一个巨大的碟状星际尘埃云团正孕育着大量新生恒星天体，这些新生恒星构成了一个“环”。根据目前的观测结果，至少已发现有50到100颗质量巨大的新生恒星。

　　遮掩在厚厚的尘埃带后，巨大椭圆星系半人马座A的核心，在可见光波段通常隐而不显。在浩渺的宇宙空间中，半人马座A距离地球约1100万光年，被称为离我们最近的活跃星系。尽管是一活跃的星系，但之前，半人马座A却是天文学家不可攻克的难关。

　　国家天文台科技计划处处长薛随建研究员告诉记者，半人马座A位于南天的半人马座内，在天文学上，早有预测半人马座A可能藏着一颗100万倍太阳质量的黑洞。但厚实的尘埃带是半人马座A的一大特色，而另一特点便是拥有许多X射线辐射源，以及一个弥漫的X射线光，这使得在可见光波段半人马星座隐而不显，要观测到它的动态就必须要用X射线波段。

　　“此次‘钱德拉’X射线太空望远镜正好是在X射线波段工作，同时又具有高的空间分辨率、光谱分辨率，因此恰能发挥出它的功效。”薛随建解释了新发现的原因。

　　“这次观测的最大突破就是天文学家观测到在黑洞的附近也有恒星物质的较稳定存在。这些恒星呈环状出现，其实这一环状就是天文学上的‘吸积盘’。”薛随建解释道，所谓“吸积盘”，是指围绕着黑洞高速旋转的漩涡状结构。

　　一般认为，黑洞被“吸积盘”环绕。“吸积盘”在摩擦力与潮汐力的作用下会变得非常炽热，温度达到数百万度，并释放出高能辐射，如X射线等，这也是天文学上能够观测到黑洞的依据。“恒星等会被黑洞的巨大引力所撕裂，这是长久以来形成的共识，但观测的结果却让我们看到了硬币的另一面。”

　　说法：黑洞催生恒星要有条件

　　黑洞会将一切靠近它的物体吞噬，那么美宇航局的新发现又是怎么回事？

　　对这一新现象，天文学家给出了两种猜想。一是黑洞附近星际尘云的引力抵消了黑洞的吸引力，构成比较安定的环境，从而有助于新恒星诞生；另一种解释是这些新恒星是在其他地方诞生的，被黑洞的引力“拉”了过来。

　　以英国莱斯特大学天文学家纳亚克申为首的天文学家排除了迁徙说，因为他们只观测到约1万颗的小质量恒星，但如果是从其他地方迁徙过来的则小质量恒星的数目应该不少于100万颗。对此，薛随建也表示，此次在黑洞附近发现新恒星，观测上排除了“捕获”恒星说，因此很可能是周围吸积盘上诞生的恒星，而不是由别处“迁徙”而来。

　　“不过，这一天文新发现并不能完全将之前的黑洞吞噬说推翻，毕竟这是个别现象而不是普遍现象，要对此现象下一确切的结论还要留待以后更多的天文观测结果来证明。但这毕竟是我们天文学上的一个突破。在此之前，我们知道形成新恒星的气体和尘埃云会被这个中心黑洞吸引进去，无法维持新恒星形成的稳定环境，但此次的观测却找到大量体积较大的新生恒星在黑洞附近区域产生的证据。”薛随建认为，目前可以肯定，黑洞催生新恒星的诞生肯定是有条件的。“因为如果黑洞附近的吸积盘不够大，完全受黑洞引力摆布的话，不易形成新的恒星；但是如果吸积盘足够大，其自身引力由于抵御黑洞引力所产生的物质湍动，可使气体盘局部的物质密度达到形成恒星的临界密度，因而触发恒星形成。”对此，北京师范大学物理系刘辽教授也表示，由于“半人马座A*”是一巨大的黑洞，它这一特殊的天体环境容易形成恒星。

　　挑战：大质量恒星有新“产床”

　　恒星在古代的天文学家眼中，在星空的位置是恒定的，因此给它起名“恒星”。其实它们在不停地高速运动着，比如太阳就带着整个太阳系在绕银河系的中心运动。

　　薛随建向记者解释了恒星产生的奥秘：“恒星诞生于由星际物质凝聚而成的星际气体云，它们一般分布在星系盘面附近，几乎是一个自引力系统。如在我们的银河系中的银盘内，特别是在旋臂区域内，是大量气体云集的地方。”此次，钱德拉望远镜对银河系中心黑洞的观测使天文学家推测，黑洞周围的环境，与一般恒星诞生的星云环境大不一样。黑洞引力的影响，可能有助于构成恒星的物质快速凝聚，因此新生恒星中各种星体的比例也不寻常，大质量恒星的比例可能远高于普通星云中诞生的恒星。

　　对此，薛随建表示：由于黑洞附近的特殊环境，此处形成的恒星质量分布关系与通常恒星肯定会有不同。“但如何能够产生更多大质量恒星的比例，据我所知，仅是定性推测，尚且缺乏具体定量计算的依据。不过，无论是哪种原因促使大质量恒星诞生，此次新的天文观测结果，都会让研究恒星形成过程的科学家们得到一些新的启发。”

　　■黑洞简史

　　黑洞，是时空的一个区域。这个区域内的引力极大，以至于任何东西，甚至光都不能从中逃逸出来。这曾是天文学上的共识。一旦有星体出现在黑洞附近，也往往被称为“逛入了一个错误的地带。”因此，长期以来“黑洞吞噬说”便成为人类解读黑洞的一个突破口。

　　中国科学院理论物理研究所研究员张元仲告诉记者，黑洞吞噬说几乎是和黑洞的定义并存的。“黑洞并不能顾名思义地解释为是个大黑窟窿。‘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包括光在内的空间中的一切‘禁闭’起来。”

　　张元仲进一步解释，无论是理论物理学还是天文学方面，对黑洞的认识都源自于它的吞噬性。黑洞的提出可以追溯到牛顿时代。当时拉普拉斯等人根据牛顿理论提出了黑洞的假设，后来爱因斯坦、霍金等都是黑洞学说发展中标志性的人物。

　　1975年，物理学家霍金以数学计算的方法证明黑洞由于质量巨大，进入其边界的物体都会被其吞噬而永远无法逃逸。不过去年霍金公开修正了他的学说，认为黑洞并非只是吞噬物质，也会把一些曾被它吸入的物质信息向外界释放。