6 月 11, 2015 Einstein 天文資料庫, 專題文章 在〈看不見的黑洞〉中留言功能已關閉
如果有人告訴你他見過黑洞,他一定是在黑洞內告訴你。
從來沒有人見過「黑洞」,因為黑洞的吸力強大得連光也不能逃走,因此所有粒子跌進黑洞的範圍,也就不可能再走出來,自從1783年,英國科學家John Michell 提出黑洞的概念以後,我們仍然無法取得黑洞內的資料,只能以被黑洞吸引掉落其上的物質所釋放的輻射來確定它們的存在。
很多人以為黑洞真的是一個洞,但其實不然,它只是一個質量極高的地區。如果有一個黑洞的質量跟太陽的質量相同,那黑洞的半徑只有約 3千米(太約為太陽半徑的 0.0004%)。黑洞的表面層稱為事件穹界。而這表面層和中心奇點的距離就是史瓦半徑。任何物質要從黑洞的史瓦半徑跑到外面去,它的逃離速度便要大於光速。但根據狹義相對論,光速是速度的極限。重力龐大得連光線也逃不出去,這個連光線也逃不出去的面,稱為事相面。光線和任何物質都只能從事相面外部進入其內部,而無法從裡邊逸出。這個事相面的裡邊就是黑洞。
在很多電影中、或者是科幻小說中給人的印象,黑洞是一個宇宙中的巨大吸塵機,可以不斷地吞噬東西,但其實在現實中,黑洞只會把超越黑洞邊界的物件吸積入內。比喻來說,如太陽忽然成為相同質量的黑洞,地球的軌道不會有絲毫改變。
大體上黑洞可以分為兩種,分別是恆星型黑洞 (stellar black holes) 及超級黑洞(supermassive black holes)。除此以外,還有一種稱為中型黑洞 (intermediate-mass black holes ,IMBHs),它們的質量介於只比太陽大十來倍的恆星型黑洞(4-15倍太陽質量),與質量為太陽數百萬到數十億倍之間、通常位在星系核心的超重黑洞(1%銀河質量)之間,有可能是質量非常大的恆星塌縮形成,或是由恆星型黑洞合併而成。
於二零零四年七月,美國太空總署(NASA)錢卓X射線望遠鏡(Chandra X-ray Observatory)在進行大熊座M101螺旋星系及其他鄰近星系的觀測工作時,發現一些奇怪的X射線源,與其他X射線源不太一樣,溫度介在攝氏100萬~400萬度之間,天文學家稱之為「類軟X射線源(quasisoft sources)」。同年十一月,大空人首次發現我們的銀河系存在中型黑洞,根據觀察,這個黑洞的質量約為太陽的一千三百倍。這個結果無疑增強了超級黑洞是由吸引鄰近的細小黑洞及星體的說法。
本文首次發表於 2005年2月號會訊中
資料搜集及編寫:黃弘業
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