马座A星，科学家希望能看到人马座A星黑洞的黑色轮廓。（网络图片）
银河系中心有一片阴影，科学家一直认为，是一个超大质量黑洞留下的。在那里，引力规则是至高无上的，周围的光线被吞噬，将空间结构拉伸到拐点，但迄今从来没有人真正看见过黑洞。这一切或许会在几个月内改变。
对广义相对论最严格检验
天文学家正在整合地球上多台微波望远镜资源，将其变成迄今最精确的天文观测仪器。他们会将这只“大眼”转向银河系中心一个超大质量黑洞所在位置，即代号为“人马座A星”(Sag A)的黑洞。这个“微波巨眼”已拍摄到一张人马座A星的迷人靓照。
一个由美国麻省理工学院赫斯塔克天文台(Haystack Observatory)天文学家舍普·多尔曼(Shep Doeleman)领导的一个研究团队发表了多篇论文，足以证明人马座A星黑洞的存在。
多尔曼及其团队希望不久能看到人马座A星黑洞的黑色轮廓。除此之外，他们还希望能看到坠向黑洞的物质，勾画出黑洞遭扭曲的时空画面。通过这些数据，科学家将得到黑洞形成和发展过程的信息。这些观测数据还是迄今对爱因斯坦广义相对论的最严格检验。广义相对论预测了黑洞的存在。如果广义相对论是错误的，多尔曼的团队可能根本看不到黑洞，而是更加奇怪的东西。
质量相当于450万个太阳
有一点可以确信，一个庞大的神秘天体隐藏于银河系中心，因为它强大的引力影响着附近恒星和气体的运动。这一神秘天体的质量是太阳的450万倍，涌进了一个大小相当于内太阳系的区域。让物质以如此紧密聚在一起的办法十分罕见。一大群中子星或小质量黑洞均高度不稳定。所以，科学家认为最好的解释就是超大质量黑洞。
超大质量黑洞被认为处于多数大星系的中心。在一些所谓的活动星系，大量气体被卷入黑洞，在黑洞周围形成一圈炽热物质，常常令周围数十亿颗恒星变得黯然失色。银河系显然就没有黑洞那么好运气，只能依靠附近恒星喷射的一层稀薄的气体存活。随着气体向黑洞方向运转，它会加热并照亮黑洞，尽管看上去远比活动星系内的圆盘状物体昏暗。此时，从无线电到X光线，各类电磁辐射物喷射而出，场面蔚为壮观。
黑洞自身确实不会发光，但它可以吞噬光。黑洞周围气体发出的光被吞噬，这样一来，在炽热的发光气体的背景下，黑洞就成了一个阴影或轮廓。看到这片阴影绝非易事。它没有轮廓鲜明的边缘，因为我们依旧会在黑洞前面看到光和气体释放的其他放射物。另外，阴影范围十分小。
按照爱因斯坦相对论的解释，一个质量相当于450万个太阳的超大质量黑洞的直径应该为2700万公里，即便其引力会让附近光线弯曲，看上去是真正大小的两倍，但这个黑洞看上去仍旧非常小。从地球上看去，这可能覆盖大约50微角秒 (micro-arcsecond)的角度——这好比一个出现在月球上的足球，或是整条手臂上的一个细菌。
普通望远镜根本看不到这种小黑点。于是，多尔曼正通过一种成熟的技术“甚长基线干涉测量法”(very long baseline interferometry)探寻这种可能性。通过将全球各地天线的观测数据结合起来，天文学家可以有效重建大型天线看到的物体——即便像地球一样大的物体。由于小天线很少搜集光，VLBI望远镜生成的图像可能并不理想，但它却可以揭示更多的细节。
以前VLBI望远镜对银河系中心的观测距离太遥远，根本看不清楚黑洞的阴影。最初，我们将穿透银河系最拥挤的区域，在那里，大量气体驱散无线电波。哈佛大学天体物理学家艾维·罗布(Avi Loeb)说：“看上去就像是浓密的大雾令街灯的照片显得很模糊。”更糟糕的是，黑洞周围的气体对大多数波长来说都是不透明的，这犹如给阴影上蒙上了一层纱。
图像的清晰度基本上取决于观测到的辐射物的波长，波越长并没有让我们获得更清晰的照片，相反更模糊。幸运的是，如果望远镜可以在波长为1毫米左右的情况下工作，那么上述问题全都迎刃而解。这种短波辐射可以穿透星际薄雾和气体内的面纱。另外，从理论上讲，如果一台望远镜的天线分布于数千公里的范围内，其清晰度足以看到黑洞阴影。事实上，天线之间间隔越大，清晰度越好。
多尔曼的团队在对VLBI望远镜进行改进后，令其可以在1.3毫米超短波范围内工作。他们利用架设在亚利桑那州、加利福尼亚州和夏威夷州三地山顶的望远镜眺望太空，但观测结果却令人失望。尽管它们捕捉到人马座A星中心区域的辐射信号，但却没有掌握获取有关这个黑洞清晰照片的足够信息。
揭开神秘阴影庐山真面目
多尔曼说：“我们具有匹配这一数据的两种模型。”在第一个模型，人马座A星看上去就像是一个中心有个大洞的炸面圈，这或许是个超大质量的黑洞。不幸的是，他们的观测数据还显示一团白色的喷射物质，并无明显的黑洞阴影。即便如此，这些早期观测数据也是人马座A星确属于黑洞的强烈迹象。据加拿大多伦多大学天文学家艾弗里·布罗德里克(Avery Broderick)介绍，研究结果表明它几乎肯定具有“事件穹界”，即黑洞的重要特征。
事件穹界是事实上并不存在的边界，在这一边界内，任何物质都逃不脱黑洞引力的控制。穿越这一范围的物质会慢慢被吞噬，连辐射物都不会释放。有些理论则认为，那其实不是黑洞，而是称为玻色星体(boson star)的、由大量重量很轻的颗粒构成的球体，它们可能具有物理表面而非边界。这些表面可能会被落在上面的气体加热。
布罗德里克同哈佛大学的罗布和拉梅甚·纳拉亚(Ramesh Narayan)一道，分析了多尔曼的研究结果，认为如果人马座A星具有一个表面，那么这个表面可能热得会发光，不断释放红外光。事实上，天文学家尚未观测到这种发光现象。他们总结认为，事件穹界给人马座A星蒙上了一层外衣，让我们根本看不到里面的东西。
这一结论可能还存在诸多漏洞，所以，真正看到黑洞本身当然更好。多尔曼重返夏威夷，为增长望远镜的敏感度，他决定尝试利用莫纳克亚山顶上的三台望远镜而不是以前的一台。他表示：“我认为，我们已向大家证明我们可以做到这一点。”经过几个月的处理，观测数据最终会揭开银河系中心神秘阴影的庐山真面目。
M104星系也被认为有一个大黑洞。（网络图片）
M87星系将成为黑洞研究的焦点。（网络图片）
NGC 5128星系。（网络图片）
德拉望远镜照片显示人马座A星是X射线的源头。（网络图片）
责任编辑:叶语桓 来源:大纪元
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