胡德良

黑里洞是一種引力極強(qiáng)的天體，就連光也不能逃脫。當(dāng)恒星的半徑小到一定程度，小于史瓦西半徑時(shí)，就連垂直表面發(fā)射的光都無法逃逸了。這時(shí)恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質(zhì)一旦掉進(jìn)去，似乎就再不能逃出。由于黑洞中的光無法逃逸，所以我們無法直接觀測到黑洞。不過，可以通過測量它對周圍天體的作用和影響來間接觀測或推測到它的存在。

黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程：某一個(gè)恒星在準(zhǔn)備滅亡，核心在自身重力的作用下迅速收縮，塌陷，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時(shí)，收縮過程立即停止，被壓縮成一個(gè)密實(shí)的星體，同時(shí)也壓縮了內(nèi)部的空間和時(shí)間。

然而，黑洞就像所有的不可見物質(zhì)一樣，人們對其只是一知半解，因而引起了人們的神秘感。天文學(xué)家知道，黑洞的巨大引力將物質(zhì)吸進(jìn)去；他們，還了解，落入黑洞的物質(zhì)會引起以近光速射出黑洞的高能粒子流。但是，這些現(xiàn)象到底是如何發(fā)生的呢？答案至今仍然是一種猜測，因?yàn)樘煳膶W(xué)家還從未十分成功地觀察到詳細(xì)情況。

然而，現(xiàn)在天文學(xué)家卻觀察到了射流的詳情。韋斯特福德市麻省理工學(xué)院赫斯塔克天文臺的天體物理學(xué)家謝潑德·多爾曼及同事，對在黑洞周圍渦旋的物質(zhì)區(qū)域進(jìn)行了迄今為止最近距離的觀察。在測量了星系M87中心超級黑洞所噴出的射流根基區(qū)后，研究人員得出了結(jié)論：該黑洞肯定正在旋轉(zhuǎn)，而且環(huán)繞在其周圍的物質(zhì)也一定向相同的方向旋轉(zhuǎn)。這個(gè)環(huán)繞旋轉(zhuǎn)的“吸積盤”中的一些物質(zhì)也正在落人黑洞，就像水打著旋渦進(jìn)入排水管一樣。不久前，該發(fā)現(xiàn)公布在《科學(xué)》雜志在線版上。

在過去的幾年中，多爾曼及同事一直致力于把全世界的射電拋物碟式天線連接起來，形成一架具有空前放大率的虛擬望遠(yuǎn)鏡，那樣會使研究人員觀察到M87中心黑洞最近處的情況。那也是天文學(xué)家最希望達(dá)到的目標(biāo)，因?yàn)镸87是天空中最明亮的天體之一。到目前為止，研究人員將三個(gè)地方的射電拋物碟式天線連接在一起，然而這還不足以提供足夠的分辨率去完全看到黑洞的邊緣。但是，這樣的連接使研究人員能夠測量正在噴射出射流的噴口區(qū)。

這一噴口區(qū)域的大小僅僅適合一種有關(guān)射流形成的特定理論模型。“只有當(dāng)黑洞正在旋轉(zhuǎn)，而且吸積盤也正在朝同一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，射流的根基區(qū)才會減小到我們所測量的大小。”多爾曼說，“我們發(fā)現(xiàn)，特別令人激動的是：我們現(xiàn)在終于能夠測量距離黑洞很近的那些結(jié)構(gòu)了！”

黑洞的視界是宇宙中一個(gè)有可能違反愛因斯坦廣義相對論的地方，多爾曼及同事希望利用“視界望遠(yuǎn)鏡”來檢驗(yàn)一下廣義相對論在那個(gè)地方是否仍然能夠成立?！耙暯缤h(yuǎn)鏡”就是采用連接射電拋物碟式天線而制成的儀器。

“這篇論文很有趣，”耶魯大學(xué)的天體物理學(xué)家梅格·厄里說，“測量射流的噴射點(diǎn)對于理解射流是如何形成的極為關(guān)鍵，而且對于理解射流如何從黑洞洞盤中獲取能量也確實(shí)非常關(guān)鍵?！倍蚶餂]有參與這項(xiàng)研究，但他指出：這些結(jié)論基于一些難以證實(shí)的假設(shè)，例如，這個(gè)測量區(qū)域是否確實(shí)直接處于黑洞的洞頂，是否偏離到一側(cè)或其他位置了呢？