黑洞何处寻

宇宙之大，无奇不有。你知道黑洞有多少种？按天体物理学家的分类，黑洞可分为三大类。

一类叫“小黑洞”，它们是在宇宙大爆炸早期，宇宙还处于超密物质状态时形成的。小黑洞的大小只有中子或质子那么一丁点儿大，但却含有10亿吨（1015克）的物质！经过百亿年的变迁，到今天质量小于1015克的小黑洞都已消失，而1016克的小黑洞正在走向死亡。小黑洞怎么个“死”法？它们以猛烈的爆炸形式“自尽”，这种爆炸放出的能量相当于4万颗氢弹的爆炸当量的总和，真够惊心动魄的。这么多能量以高能γ射线的形式释放出来，所以我们可通过探测宇宙空间的高能γ射线，来探知小黑洞的存在。遗憾的是，迄今为止，无论在理论上还是实际测量上，我们对小黑洞的认识都是很肤浅的。

第二类黑洞是由恒星坍缩而成的“常规黑洞”。黑洞由于它是“漆黑一团”，我们无法探知它的存在，即使是“常规”黑洞，也要用“非常规”的方法去探索。宇宙中的恒星大多是“单身汉”，但也有少数是成双成对的，这称为“双星”。在双星系统中，两颗星围绕公共的质量中心转动。如果这两颗星都在发光，根据多普勒效应，向着我们运动的一颗星所发射的光谱，将产生紫移；背着我们离去的另一颗星的光谱，将发生红移。如果双星中有一颗是黑洞，则另一颗发光的星的光谱将一会儿发生红移，一会儿发生紫移。反过来考虑，如果我们观测到某颗恒星的光谱有规律地交替发生紫移和红移，就表明它可能是双星中的一颗，而双星中的另一颗星（称为“伴星”）很有可能是一个黑洞。

还有一种方法可以更直接地探知双星系统中黑洞的存在。在两颗星彼此靠得很近的双星（称为“密近双星”）中，如果有一颗星是黑洞，那么，黑洞的强大引力场会把它伴星上的气体吸过来。这些气体掉进这个“无底洞”时，温度急剧地上升到1亿K以上，从而使气体中的原子发射出X射线。天文学家早先发现的天鹅座X-1，就是这样一个X射线发射源。与此同时，他们还在天鹅座X-1的方向上观测到一颗发光的星，据分析，它可能就是天鹅座X-1的伴星。计算表明，这颗发光伴星的质量是太阳质量的30倍，而天鹅座X-1的质量约为太阳质量的6倍，至少不会低于4倍，看来它符合形成常规黑洞的恒星其质量要大于2倍太阳质量的要求。现在普遍认为天鹅座X-1很可能是一个黑洞。

第三类黑洞叫“大黑洞”，形成它的天体可能是星团，也可能是星系。球状星团是银河系中最古老的天体，平均每个星团有10万颗恒星。70年代以来，人们用探测卫星等手段对大气层外的X射线进行观测。结果表明，球状星团中出现X射线星的比例很高，这种X射线星的发射功率极大，可达到太阳辐射总功率的几千倍。在这种球状星团的核心，物质分布十分稠密，经过引力坍缩，其中的一些恒星会合并而形成黑洞。1978年，天文学家对椭圆星系M87进行了仔细的研究。这个星系的质量是我们所在的银河系的质量的1000倍。经分析表明，在该星系的中心可能存在着一个质量为太阳质量50亿倍的巨大黑洞，当然这还有待最后的证实。也有人提出，在我们银河系的中心，可能存在着一个质量为太阳质量1亿倍的黑洞，但此说还缺乏足够的证据。

不论是小黑洞，还是可能为常规黑洞的天鹅座X-1，或者可能是大黑洞的椭圆星系M87，它们虽然“像”黑洞，但至今还无法对它们下一个肯定的结论。