宇宙中的黑洞,是我們的天文學之謎。宇宙本身是不是一個黑洞,同樣是一個未解的謎。
抓住一個“貪吃的”大黑洞
在沸沸揚揚的黑洞研究熱潮中,沒有什麼比拿到黑洞存在的真憑實據更令人激動的了。
愛因斯坦提出的黑洞存在的可能性,1930年得到了物理學理論的證實。事過69年之後,人們也終於找到了黑洞存在的“真憑實據”。下麵,還是讓我們從半個多世紀之前說起。
1930年,印度出生的剛剛20歲的科學家錢德拉塞卡,求出了白矮星保持穩定的質量的“上限”。他運用相對論的和量子物理學的理論,無可辯駁的論證和精確地計算出,恒星演化到白矮星階段之後,如果能夠保持穩定,其質量就不可能超過太陽質量的1.44倍。他雄辯地論證了,如果天體的質量大於太陽質量的1.44倍,那麼它演化到白矮星階段,絕對不會穩定下來,而必定要在巨大引力的作用下,繼續收縮,導致新的猛烈爆發,形成中子星。它進一步指出,質量更大一些的天體,形成中子星之後,仍然會進一步收縮,形成愛因斯坦所預言的黑洞。
今天,提起中子星,人們可能覺得隻是普普通通的天文學常識。可是,在20世紀30年代,這卻是“石破天驚”的大膽預見。所有的天文學家,誰也沒有觀測到過中子星是什麼“樣子”。甚至在許多人的眼裏,中子星到底可能不可能存在,還是一個應該畫上問號的科學假設。更何況這種假設出自一位才20歲的青年人之手!
科學發現和發展的曆史,對許多“過來人”,是相當無情的。正是年輕的後來者,大膽地提出的科學設想,在許多領域內,推動著科學進步。在天文學中,這樣的例子更是比比皆是。錢德拉塞卡提出的太陽質量的144倍這個白矮星的質量上限,被稱作錢德拉塞卡極限。這個極限的確實性,很快就得到了天文觀測的證實。天文觀測一再證實:所有的白矮星,質量均小於這個極限值。
然而,中子星何在?在錢德拉塞卡論證了中子星存在的可能性之後,確信中子星存在的科學家隊伍在一日一日地縮小。許多人不敢駁斥像愛因斯坦這樣偉大的科學巨匠的預見,但是也不願意相信如同錢德拉塞卡這樣的20多歲的毛頭小夥子的“計算”結果。
肯步入搜尋中子星和黑洞的這個天文學“迷宮”的天文學家,是一批有獻身精神的學者。他們以全部身心為“賭注”,把命運押在了或者作出偉大的發現,或者一事無成,這樣截然相反的兩條路上。
黑洞吞噬中子星
1967年,在錢德拉塞卡理論計算之後的第37個年頭,天文學家在檢測可能的地外文明發射的無線電信號的過程中,意外地發現、找到了中子星。在提高了錢德拉塞卡的科學聲譽的同時,也再一次掀起了尋找黑洞的熱潮。黑洞存在的間接證據一批又一批地被發現,懷疑黑洞存在的人群在縮小。
1983年,錢德拉塞卡對恒星晚期演化的理論所作出的傑出貢獻,終於得到了社會的認同。他和福勒共同分享了那一年的諾貝爾物理學獎金。
20世紀60—80年代,可以說是天文學尋找黑洞的豐收歲月。在這期間,天文學家不僅找到了大量黑洞存在的間接證據,而且還對黑洞進行了初步的分類。遺憾的是:近20年的時間中,一直沒有拿到黑洞吞食周圍天體的直接證據,特別是可以看到的直接證據。
成功和遺憾共同激勵著探索者。