科學家真的找著黑洞了嗎？

黑洞！以往頗為光亮的恆星，逐漸變得暗淡無光，在自身引力的影響下不斷坍縮，到了最後，不管什麼東西，哪怕是光，也敵不住強大引力而被吸入其中，再也逃不出來。聽起來可像科幻小說的情節？不過，許多天文學家卻認為，黑洞在宇宙中也許十分常見。你有興趣多認識它一下嗎？讓我們從北天球的星座之一——迷人的天鵝座——說起吧！

天鵝座X-1是黑洞嗎？

自60年代以來，天文學家一直對天鵝座的一個特殊區域深感興趣。根據在地球大氣層以外運行的觀測器的發現，這個區域是個強力的X射線源，稱為天鵝座X-1。

科學家早就知道，物體的溫度越高，它所釋放出的波長較短、能量較高的電磁波就越多。你要是把鐵塊放在高溫的熔爐裡燒，鐵塊會逐漸變紅。隨著鐵塊的溫度持續上升，鐵塊的顏色就由紅色轉為黃色，最後由黃色轉為白色。恆星在這方面跟鐵塊十分相似。溫度相對較低的恆星，即溫度為3000K（開爾文溫標a）左右的恆星，表面呈紅色；溫度相對較高的恆星，像表面溫度接近6000K的太陽，則呈黃色。不過，星際氣體的溫度得增加至數百萬開氏度，才會釋出像天鵝座X-1那麼強烈的X-射線輻射。然而，天上可沒有恆星會有這麼高的表面溫度。

在天鵝座X-1的天區位置中，天文學家發現一顆表面溫度估計有3萬K的恆星——不錯，溫度確實很高，卻仍然跟發出強力X-射線的溫度相距甚遠。這顆恆星的編號是HDE226868，據估計質量約是太陽的30倍，跟地球相距6000光年。這顆超巨星有一顆伴星，兩者互相繞轉，周期為5.6天。科學家計算出這顆伴星跟HDE226868的距離只有數百萬公里。據若干資料顯示，伴星的質量大約相當於十個太陽。可是，這顆伴星卻有點不對勁——它是隱而不現的。一般來說，體積這麼巨大，距離地球又不遠的恆星，應該是我們肉眼看得見的。科學家說，這樣的龐然大物，看來釋出強烈的X-射線之餘，卻沒有發出可見的光，就很可能是個黑洞了。

黑洞之旅

試想像你有幸到天鵝座X-1一遊。假若它真的是個黑洞，你看見的就很可能像17頁的插圖所描繪的一樣了。圖中的巨大恆星就是HDE226868。雖然這顆星的直徑達數百萬公里，黑洞的直徑卻也許只有60公里。這團發光氣體的旋渦中央的小黑點就是視界，即黑洞的邊界。視界不是有形可見的，而是像一團黑影。視界把黑洞和外面的宇宙劃分開來；視界以內的範圍是個極強的引力場，以致連恆星本身所發出的光也逃不出來。不少科學家認為，在視界以內黑洞的正中央，有個稱為奇點的區域。奇點沒有體積，密度卻無限高，所有掉進黑洞去的東西就都在這裡全然消失。

黑洞正不斷吸取伴星的外層氣體。伴星的氣體開始旋轉得越來越快，並且與黑洞的四周發生摩擦，溫度持續急升，而頓時變得像個發光的碟子。氣體在黑洞強大引力的影響之下，速度激增至無法想像的地步，於是，這個溫度極高的氣體碟子就在黑洞以外發出X-射線。當然，氣體一旦給扯進黑洞裡去，就再沒有X-射線——或任何別的東西——可以逃出來了。

天鵝座X-1無疑蔚為奇觀，不過你可千萬別靠得太近！天鵝座X-1所發出的X-射線不但能置人於死，它本身的強大引力也足以殺人於無形。你要是站在地球上，你的頭和腳所受的引力是稍有不同的。這種引力方面的差異會產生拉力，只是拉力極小，人們感受不到。可是，在天鵝座X-1的區域中，這種引力差異會驟增1500億倍，這時候，引力差異所導致的拉力就彷彿一雙無形的手，能實際把你的頭和腳往相反方向拉開，立時教你粉身碎骨！

黑洞的形成

按現代科學家理解，恆星的引力和核子力無休止地互相抗衡，於是令恆星發光。要是沒有引力把氣體擠進恆星的深處去，核聚變就不能產生。在另一方面，要是沒有核聚變跟向內的引力抗衡，恆星就可能經歷一些奇異的變化。

科學家認為，像我們的太陽一般大小的恆星一旦耗盡氫和氦這兩種核燃料，就會給自己的引力壓縮，成為大小像地球一樣、溫度高的白矮星。白矮星的質量也許跟太陽相等，可是卻給擠在只得太陽體積的百萬分之一的空間之中。

請想想一般物質的結構是怎樣的：在構成物質的原子內，大部分是空間，而質量則差不多全都集中在細小的核心附近，核心四周圍著電子雲，電子雲所佔的空間比核心部分大得多。可是，在白矮星的內部，引力把電子雲擠在只有原來體積的一小部分的空間之中，使恆星體積變得只有行星一般大。像我們太陽般大小的恆星發展到這個地步時，引力和被擠在一起的電子所產生的排斥力就達到平衡，而恆星也就不再坍縮下去。

不過，恆星要是比太陽重，自身引力隨之而增，情形又會怎樣呢？恆星的質量若是太陽的1.4倍以上，由於自身引力更大，電子雲就會給壓縮至不再存在。於是，質子和電子合併成中子。引力要是不太強，中子的力會足以抵抗引力的壓力，恆星也就停止坍縮。這時候，恆星不再是只有行星般大小的白矮星，而是演化成體積像小行星一樣的中子星。據知，中子星是由宇宙中密度最高的物質所組成的。

那末，引力要是再進一步增加，又會有什麼事情發生呢？科學家認為，恆星的質量要是有太陽三倍那麼大，引力就會強大到連中子也抵受不了。事實上，以物理學家所知，世上根本沒有任何物質能與這股強大的引力抗衡。因此，小行星般大小的中子星會無限地向核心坍縮，也不只是坍縮成更小的球體，而是坍縮成一點，稱為奇點，或某種尚未能以理論解釋得清楚的東西。到了這個地步，恆星看來消失了，在恆星原來所在之處殘留下來的就只有引力和黑洞。黑洞取代了恆星原來的位置，形成像團黑影般的引力場。黑洞是個極強的引力場，因此不管什麼東西，哪怕是光，也休想逃得出它的魔掌。