探測神秘的黑洞：科學家需要做什麼？

說起黑洞，很容易讓人望文生義，我們一聽到這個名詞，就會認為它就是一個「大黑窟窿」，其實，它就是一種天體，就像你知道的星星月亮太陽一樣，不同點在於，它的引力場是如此之強，連光都逃脫不了它的「魔爪」。

為了解開黑洞之謎，科學家們展開了尋找和研究黑洞的行動。

也許，有那麼一天，我們的宇宙飛船遭遇到的並不是一個堅實的物體，而是到了宇宙的一個區域邊界，那裡的引力左右已經演繹到了極致，在下面等待他們的，是太空的一個黑洞，一個大型天體消失後，留下的一個讓你無法逃避的無底深淵。

天文學家查爾斯的工作就是尋找黑洞，他對黑洞非常感興趣，他已經找到了證明銀河系存在黑洞的確切證據。尋找黑洞是現代科學家們能做的最為激動人心的事情。

要成為一個合格的黑洞搜尋者，你必須使用大型的陸基望遠鏡，我們必須去北半球的拉帕爾馬和夏威夷，南半球的南非、智利和澳大利亞，查爾斯和他的天文學家夥伴們呼籲使用最先進的天文設備來研究這些神秘的天體，當衛星通過時他們用X光拍照，他們使用哈勃望遠鏡來觀察天體，在地面上，他們使用了最先進的射電和光學望遠鏡。

黑洞的主要特徵，就是讓人難以搜尋，其實它們就是一些人們無法看到的天體，如果你想像一個黑洞，某件物體正在掉入其中。直到二十世紀九十年代，科學界才達成一致的意見——黑洞確實存在。

從理論上說，在黑洞中，所有的物理定律都失效了，基普·索恩教授對此說「我關心的是，黑洞與現實的宇宙之間究竟有什麼聯繫呢？」從數學的角度來看，這個問題的答案是很明確的，當一個天體毀滅時，它沒有別的選擇，只能形成一個黑洞。

面對比世界上所有海灘上的沙粒還要多的星星，我們怎麼才能找到一顆吸收光線而不是發出亮光的星星呢？

實際上天文學家尋找的並不是黑洞本身，而是黑洞在其空間周圍，所產生的效果。查爾斯正在尋找哪些在天體軌道上的星星，它們是可能會被黑洞吸入的，可以看到的星星，但是即使這樣的星星，也很難被找到。

我們怎麼才能找到一顆吸收光線而不是發出亮光的星星呢

當我們草堆中尋找一枚針的時候，我們希望那針能大喊一聲「我在這兒呢！」二十世紀八十年代後期，我們的確是這樣做的。

日本發射了一顆X光照相衛星，它帶有全方位檢測儀，用來探測宇宙任何方位的X光，正是這種光能夠幫助我們找到躲在草堆中的那根針，在1989年描述天體時，這個衛星報告，在我們的銀河系附近，突然迸發出了神秘的X光，發光源是3000光年意外的隱形物，在它周圍好像有一顆星星在圍繞著它旋轉，這顆星的名字叫做V404星，它正是查爾斯一直都在尋找的那顆星星。

查爾斯進行黑洞研究的主要武器就是巨大的赫歇爾望遠鏡，這個望遠鏡放置在一座海拔2500米高的死火山上，在過去的7年里，查爾斯一直把望遠鏡對準著V404星，試圖找出它所圍繞的高密度物體到底是什麼，這種物體很有可能是恆星質黑洞。

根據理論，這種黑洞的重量是太陽級恆星的十倍，但是它的直徑大約和倫敦市的中心一樣，不太常見的是第二種，也就是特大質量的黑洞，它們隱藏在銀河系的中心。但是要了解任何一個黑洞，我們必須先從研究它的引力開始，因為在黑暗中，引力控制著一切，黑洞是由引力引起的，最早對引力研究的是偉大的科學家牛頓，你一定聽過蘋果墜落的故事吧？

牛頓告訴我們，萬有引力。物體的質量越大，引力就越大，而第一個將引力和光速有限觀點結合在一起的人，就是米歇爾。

他利用牛頓地心引力的觀點，來對黑洞進行研究，米歇爾最大的成就是設想星星發出光芒和火箭離開行星的方式是一樣的，完全擺脫地球引力的拉力，到空間去旅行，火箭需要每秒114公里的上推力，這比地心引力要把它拉回來的速度快多了。米歇爾對火箭登月的事情一無所知，但他知道，從理論上講，一個大型天體確實具有那麼大的引力，甚至於將每秒30萬公里行駛的光拉回到自己的控制範圍之內。

米歇爾總結出，如果你有一個比太陽重1億倍的物體，那麼光就不可能從它那裡逃脫，而且，因為這個原因，我們根本無法看見宇宙間最大的物體，米歇爾闡明了引力是如何把一個天體變黑的，但是沒解釋它是怎麼樣變成了一個洞。

我們看到的每顆星星，在它們的核心中都有巨大的核反應，那就是使星星像我們的太陽那樣明亮、熾熱，只有核反應才能與引力抗衡，由於有向外推的能量的阻力，才使得太陽不會再內拉里的作用下變小或者是密度變大，這是一個不穩定的動態平衡，但是最後總是引力獲勝。

每顆星星，在它們的核心中都有巨大的核反應。當太陽用盡了核燃料時，它自己的引力會將自己擠壓成一個像地球大小的天體，但是密度要比原來大10萬倍，我們的太陽變小了那麼它的引力也變小了，所以它根本變不成黑洞，天文學家把那像微弱余火的星球叫做白矮星。

天文學家把那像微弱余火的星球叫做白矮星

但是如果是大型天體，那麼在它消失時還會伴隨一聲巨響，當我們看到像超新星那樣的外部爆炸時，就是內部爆炸的假象，核心受到了巨大的引力，以至於所有原子都被擠壓成超密集型的比原子還要小的粒子小球。

這種小球叫做中子，它變成了一個中子星，它的直徑僅有二十公里左右。我們知道像太陽這樣普通的星球會變成白矮星，我們還知道了中子星有點重，除此之外，你想了解的一定就是黑洞了。

從理論上說，當一個中子星的重量是我們太陽的三倍的時候，甚至中子都不可能抗拒引力的作用了，那麼發生大的變化就是不可避免的了。由於中央密度太大了，連空間本身也無法抗拒引力，在引力的作用下，宇宙的時間和空間開始劇烈的扭曲變形，並且絞在一起，崩塌體內部產生的這種黑暗，開始無情的向外擴散，同時把周圍星體發出的光，無情的吸進來，這樣黑洞就誕生了。

探測黑洞的形成，並不是一個簡單的過程，因為很多時候，一個黑洞的形成經歷的時間太久了，科學家也只能通過對黑洞附近的強大引力去推測黑洞的存在，以及形成的相關條件。探測黑洞，我們依然有很長的路走。

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