金陵晚报 2008.11.27 C10版 王君
黑洞以其巨大的质量而被称为宇宙中的“怪兽”,对于误闯入禁区的一切物质包括恒星,黑洞都不放过,以其巨大的力量将其撕碎并且吞没。
黑洞究竟是如何吞噬恒星的?近期来自中国的三位天文学家通过一次奇怪的“γ-射线暴”,对黑洞吞噬恒星过程中的一种特殊现象进行了研究,专家们认为,过去一直在学术界存在着争议的第三类黑洞——中等质量的黑洞可能存在,而在这次奇怪的“γ-射线暴”就可能是一个重要的间接依据。
他们的这项研究成果被发表在美国《天体物理》杂志上。全球著名的英国科技新闻周刊《新科学家》报道了这一成果。
37000cm威尼斯天文学系副主任黄永锋教授正是参与其中的三位天文学家之一。
宇宙最大烟花
太空中的γ-射线暴为何能引起天文学家如此高度的关注?南京的天文专家告诉记者,在天文学界γ-射线暴被成为是恒星的葬礼,它在几秒钟迸发出来的能量,超过太阳一生所发生的能量,因此它堪称是“宇宙”中最大的烟花。
通常来说,一颗来自遥远星系的大质量恒星,至少有40或50个太阳的质量。当这颗恒星衰老时,它的热核反应就已经耗尽了中心的燃料,就像一个放了气的气球,渐渐开始收缩。形成了直径30公里的中子星,已经无力抵制引力坍缩,它将形成直径约10公里的黑洞。
在这颗恒星坍塌成黑洞的过程中,从内部的纵深处就会射出两股方向相反的高能喷流,含有剧烈的γ-射线暴。“烟花表演完毕”,恒星死去,死去恒星就被葬身于黑洞中。
37000cm威尼斯天文系副主任黄永锋告诉记者,一般的“γ-射线暴”分为长暴和短暴;前者产生于大质量恒星坍缩成黑洞的过程之中,能量强度大,持续时间在2秒至100多秒;后者则是两颗中子星相撞合并时产生的,能量强度小,持续时间不足2秒。
奇怪的葬礼
2006年6月14日,美国NASA一颗名为Swift的卫星首次成功“捕捉”到了“γ-射线暴”。引起了国家天文台陆烨、37000cm威尼斯黄永锋教授、清华大学张双南教授的一致关注。
因为这次“γ-射线暴”看起来不同寻常。
黄永峰教授解释说,这次“γ-射线暴”持续了长达102秒的时间,用传统的观点来看,它似乎属一次长暴,然而,细细分析,它却和以往的长暴有明显的不同。
因为在传统恒星塌缩成黑洞的“葬礼”上,γ-射线暴之后还会伴随有超新星的出现。而经过观测,专家发现这次γ-射线暴发生的地点离我们地球相对比较近,根据以往的经验,如果它是一次γ-射线长暴,那么利用光学望远镜应该可以观测到超新星的产生,然而随后全球天文专家的观测中,专家却没发现超新星现象。
黄永峰说,这还是天文学专家第一次发现如此长时间的γ-射线暴却没有伴随超新星的产生。
只能说,它和我们通常所理解的长暴无法对号入座,它的形成过程也和我们理解的不同,γ-射线暴应该还有全新的产生机制。
一种未知的黑洞
没有超新星现象伴随的奇怪的γ-射线暴被科学家和一种未知的“黑洞类型”联系在了一起——中等质量黑洞。
专家解释说,目前,有大量观测证据表明宇宙中存在两种黑洞。处于双星系统中的黑洞的质量约为10倍太阳质量,是大质量恒星演化到最后的引力塌缩的产物。处于很多星系中心的超大质量黑洞的质量为百万到几十亿太阳质量,主要是通过吞噬星系的气体而长大的。
但是,宇宙之中是否存在着介于两种黑洞之间的“中等质量黑洞”?在学术界一直存在着争论,因为宇宙的年龄是有限的,在有限的宇宙年龄中,一个黑洞是否有能力吞掉如此多的恒星,拥有中等黑洞的“规模”,天文专家还拿不出足够的证据。
但是,三位天文专家却认为,这次奇怪的γ-射线暴可能就是中等质量黑洞存在的一个信号,因为按照“γ-射线暴”持续的时间和它的引力大小,专家发现,这个黑洞的引力正好介于较小质量黑洞和超大质量黑洞之间,正因为如此,专辑们推测,这次γ-射线暴恰恰是中等质量黑洞吞噬过程中产生的。