以下是中央大学孙维新教授某日在汉声电台的讲话整理稿 今天要说的是关於黑洞的问题，总共有两个主题，都是大约11月中旬在NASA网站上最新公布的资料，第一个是在银河系里有一个对着地球高速撞过来的黑洞，第二个是天文学家发现同时在一个星系里有两个巨大而互相环绕黑洞的存在，在不久的将来它们两个将会成为一个超级大黑洞，这将对附近的时空造成很大的影响。 【黑洞的意义】黑洞其实本身也是一种天体演化的过程，所以我们常常把黑洞赋予一些神秘的色彩，或甚至有一些占星学家及宗教界人士把黑洞当成他们的术语那就不太妥当了！黑洞本身在某种尺度上就像我们看到的恒星，一个恒星演化到了末期会逐渐变大变红，形成所谓的红巨星（red giant），当它有足够的质量时会产生所谓的超新星爆炸，它会用很炫烂的方式来终结他的一生，可能在它的中央会发生挤压，就可能形成所谓的中子星或是黑洞。（详见，牛顿现代科技大百科，宇宙科学（II）--大宇宙，页33-40） 以太阳为例，假如说太阳发生爆炸，在不损失任何质量的状况下，挤压到大约十几二十几公里（原来是140万公里）他就变成一个中子星，但如果他压缩到三公里大小的话，他就变成一个黑洞。 【补充：老师在这里说的「大约」不是他随口说说的，这是经由天文学家精密计算後的结果，叫做「史瓦兹契尔德半径」。以地球为例，地球的史瓦兹契尔德半径是9毫米。详见，前书，页57-60】 黑洞质量非常高，重力场非常强，连光都跑不掉。黑洞其实并不是宇宙时空中破一个洞，东西都往里面掉，其实它是一个密度极高的天体，不论是x射线、红外线等，经过或从旁边通过，都无法逃过它的吸引，黑洞无法反射光线，本身的光线也出不来。 【黑洞本身是一个球吗？】基本上，天文学家都把它当作一个球，因为学物理的人没有办法去处理一个复杂形状的东西。有人曾要求物理学家说，你能不能描述一只鸡的运动？物理学家说，好，不过让我们先假设，这只鸡是一个圆！因为他没办法处理太复杂的系统。假如说，这个黑洞是一个圆，它会有一个势力范围，我们叫做「事件地平线」（event horizon）（详见，前书页57），这就是它的边缘，事情发生在超过事件地平线之外，我们就看不见了！ 【黑洞是怎麽被发现的】11月18日NASA送出的资料，哈伯太空望远镜观察一个星体，从1995年到2001年，发觉它是一个「双星」（详见前书，页41-48），这个双星在我们银河里面以很高的速度在银河里运行。我们这个银河中所有的天体都在环绕，几千亿颗星都绕着银河的中心很有秩序的在旋转，可是这颗星的速度跟轨道偏偏跟人家不一样，而且速度超过别人很多，它超过四周的星足足有四倍，以时速近40万公里运行。经仔细研究後发现它是一个双星，可是另外一个星体看不见，从他环绕的周期很短、速度很快，推算出这一个天体的质量和密度需要是一个黑洞。 一般来说，双星或多星系统在宇宙中算是多数，像太阳这样只有一个恒星的倒是少数，50﹪以上不论是在银河或在其他星系，多是双星或多星，因为形成的过程常是由於一团云气，因此可能会形成不只一个的星星。一般的双星从望远镜上看的到，通常距离不远，而且彼此环绕。 一般观察的比较有趣的双星系统多半是白矮星（white dwarfs）、中子星或是黑洞。白矮星是像太阳的晚年，他不会经过超新星爆炸，这个星星其实很小，如果我们把太阳的外壳剥去，剥到跟地球差不多大小，这就是白矮星。我们的太阳到了晚年外层大气会逐渐膨胀，温度降低、颜色变红，变大之後会吞掉水星、金星、地球和火星，大到後来太阳本身无法维系整个大气，它就逐渐飘散了，飘散之後太阳原本的核心就裸露在外，它是一个温度很高的蓝白色的很亮很亮的东西，就是白矮星。中子星就是爆炸之後经过压缩，压缩到一定程度之後，里面的质子和电子都不见了，变成中子，没有其他的电子跟质子。当爆炸程度更剧烈就会形成黑洞。 发现黑洞的主要过程就是找双星，在找双星的时候看到一个可是看不到另外一个，当发现一个星绕的速度很快，轨道又很小，就会知道另一个天体质量一定要很大，依照克卜勒定律就可以推算出另一个看不见的天体应该是黑洞。当发现有一个恒星在天上不断的打转，摆荡的幅度很大，但又看不见另一个天体，可以依照克卜勒定律算出其质量。现在科学家就是发现在银河里有一个恒星像地球冲过来，而这个恒星的旁边就是一黑洞，时速40万公里像地球冲过来，只要靠近黑洞，就会被吸进去。我们大概没有办法活过那个被吸进去的过程，因为我们以前有讲过潮汐力，黑洞有很强大的潮汐力（详见，前书页58），潮汐力就是一种撕扯的力量，如果人掉进去的话，人就会先被拉成一跟面条，所以不可能跨越地平线而不被扯裂的，我们就会被扯裂之後变成黑洞的一部份。 它基本上是朝着我们这个方向过来，但是距离我们大约还有6000到9000光年，（老师经过一段自言自语的计算後，他说这叫「数量级的估计」，基本上就是用10当作单位来作粗略的计算）大约是1亿年左右才会到地球旁边。 这个黑洞跟他旁边的伴星（陪伴在旁边的星）环绕的周期只有2.6天，由此可以想像它们两个到底有多近！因为即使是地球跟太阳，我们绕着太阳转，转一圈也要365天，两颗恒星互相环绕只要2.6天，可见这个黑洞的质量非常大，重力场也很大，才能把它的伴星拉的这麽近，而且叫它跑的这麽快，因为通常绕的这麽快的话非常容易被甩掉，假如重力场不够的话，所以证明它应是一个黑洞。 但是它们绕银河的速度为什麽也这麽快？现在科学家提出一个解释，认为它在爆炸的时候应该是在旁边发生爆炸（偏星的超新星爆炸），而非在星体的正中央，不但核心被挤压成黑洞，同时也形成了高速，但为什麽连旁边的恒星也可以带着一块儿跑？也是一个问题。（老师说等他弄懂了再跟大家报告）会不会还有一些黑洞，但是它根本不会带着旁边的恒星一块儿跑？也是不无可能，但这样天文学家根本无从得知黑洞到底存在在哪里，说不定黑洞真的在银河里面乱窜，只是我们都不知道！真是越讲越可怕，经济都不景气了，还要担心哪天会不会被黑洞撞！（……老师开始感慨…要珍惜当下之类的话！开始跟主持人聊了起来） 其实我们对黑洞的了解在几十年前就开始发展了，刚开始的了解大多透过寻找双星系统，後来发现在星系的中央也发现了巨大的黑洞，双星系统中的黑洞的质量可能是几个太阳的质量，星系中央的黑洞可能是几亿个太阳的质量，差别很大，因此科学家就产生合理的怀疑，有没有中型的黑洞？结果前几个月找到了，是在星系里面有一些球状星团，在这些星团里面有找到几百个太阳质量的黑洞，到此总算感觉到齐了。 再来我们看到这个新闻，【星系宇宙的大发现】，美国航太总署把它当成大新闻，甚至还翻译成中文，他说，美国航太总署发现两超大黑洞同时存在在一个星系里面。通常我们看到的黑洞是一个星系里有一个黑洞，在他正中央在吞吃物质，这个两个黑洞是在星系的正中央附近但它俩彼此环绕，距离还蛮远的，还隔了几千光年。目前我们的猜测是这两个黑洞分别来自两个星系，撞在一起形成了这个新的星系，在融合的过程中它们两个黑洞还没有碰在一起，假如说它们两个碰在一起就会发生巨大的爆炸，不过在不久的将来，它们两个还是逃脱不了碰在一起的命运，彼此环绕然後越来越近，到最後撞在一起，产生爆炸，然後融合在一起形成一个更大的黑洞。 按照NASA的新闻稿中指出，它们会合并成为一个超级黑洞，合并的过程当中会释放强大的重力波，这个重力波在宇宙中扩散，将造成宇宙时空的涟漪！这会造成旁边时空的扭曲。 -- 好康讯息! Openfind 提供免费拨接电话：40508888 帐号：openfind 密码：openfind -- http://bbs.openfind.com.tw ※来源:61.228.*