黑洞“進食”，即將上演的“天文大戲”

相對于宇宙鄰居仙女座星系而言，我們地球所在的銀河系顯得過于平靜，這是很奇怪的現象。因為和仙女座星系一樣，在“銀心”，即銀河系的中心，也有一個超大質量的黑洞，稱為人馬座A*，其質量是太陽質量的400多萬倍。在其他星系中，通常一個如此巨大的黑洞會是一個令人驚異的射電源，當它吞噬氣體的時候，會發(fā)出猛烈的可見光和X射線，然而人馬座A*并沒有那樣。科學家們推測，這可能與它的氣體供應不足有關。

幾年前，德國科學家斯蒂芬·吉列斯在研究人馬座A*時遇到了一件令他震驚的事情——發(fā)現了一團可疑的氣體云。那團氣體云并沒有在距人馬座A*足夠遠的安全地帶運行，而是正在以極高的速度靠近黑洞。在接下來的觀測中，科學家們發(fā)現，那團氣體云的體積小于太陽系，接近黑洞的速度達每秒2500千米。也就是說，在今年的晚些時候，這團被命名為G2的氣體云就要抵達黑洞的邊緣了，屆時，銀心的平靜會被打破。科學家們推測，假若人馬座A*的平靜果真與氣體供應不足有關，那么，當它有了這團氣體云作為“食物”后，它就應該活躍起來。

探測銀心黑洞的“火眼金睛”

銀心的平靜是相對其他星系而言的，事實上，那里是一個“極端之地”：恒星是高密度的，氣體云也是高密度的，它們以極快的速度繞人馬座A*瘋狂地旋轉。人們曾觀測到一顆恒星運行得如此之快，其速度達到每秒5000千米，這樣快的速度使它繞銀心一周只需要16年，而其他同類的天體通常需要好幾百年乃至數萬年才能運行一周。事實上，這也正是銀心存在著超大質量黑洞的有力證據，因為一顆靠近黑洞的天體必須運行得非常快，否則它就會

墜入到黑洞中。

對于天文學家來說，研究銀心是一項相對困難的工作，因為來自銀心的可見光在抵達地球之前就被大量塵埃吸收掉了。假若我們以同樣多的塵埃去遮擋太陽，那正午的太陽就會變得比夜空中的北極星還要暗，而天空也會變成漆黑一片。所以，要看清楚“銀心”究竟發(fā)生了什么，我們必須研究一些能夠穿透塵埃的射線，例如射電波、紅外光和X射線等。

研究顯示，作為一個黑洞，人馬座A*并沒有什么驚人之處，它只比太陽亮100倍，相比之下，有些恒星，例如參宿四就比太陽亮10萬倍。在宇宙中，一些黑洞的質量可以達到太陽質量的幾十億倍。大量氣體在落入黑洞時被加熱并發(fā)出強烈的射線，從而產生了宇宙中最神秘的天體——類星體。這種天體發(fā)現于50年前，是宇宙中最明亮的天體。

2012年6月，美國宇航局將“核光譜望遠鏡陣列”送入太空。這架望遠鏡擅長觀測高能X射線。當物質墜入黑洞的時候，這種X射線會從黑洞邊緣的灼熱氣體中釋放出來，所以“核光譜望遠鏡陣列”被認為是觀測銀心黑洞的“火眼金睛”。事實上，“核光譜望遠鏡陣列”當年便觀測到了一次來自人馬座A*的X射線爆發(fā)。多數科學家認為，這次爆發(fā)可能產生于貫穿黑洞周圍氣體的磁場，也可能產生于磁場脫離黑洞周圍氣體盤后引發(fā)的一道能量噴流。

不過也有人推測，那個X射線爆發(fā)的“肇事者”是一顆倒霉的小行星。根據英國科學家謝爾蓋·尼亞克欣的分析，這顆小行星的直徑大約10千米，原本存在于一個環(huán)繞銀心的由大量巖石組成的“碎片云”中，但由于受到引力的牽引，它靠近了黑洞并被引力撕扯成了一團溫度達1億攝氏度的氣體云，從而產生了那種X射線爆發(fā)。根據尼亞克欣的推測，在銀河系的中心，大約每隔10萬年便會有一顆不幸的行星以這種方式結束自己的生命，其中有些還表現得極為慘烈。

破解銀心“大爆炸”之謎

科學家們一直在觀測銀河系的中心，他們看到一道劇烈爆炸的回波在銀心周圍傳播著，這種回波來自附近氣體云的反射。這道回波發(fā)源于100年前發(fā)生在人馬座A*的一次巨大的爆炸。

那次爆炸極其劇烈，產生的亮度相當于100萬個太陽發(fā)出的光，但人們還是無法回答這是由什么造成的，是一顆“自殺”的行星？還是一次劇烈的磁爆？要解開這個謎團，也許得依靠未來的“視界望遠鏡”了。它是一種“虛擬”的望遠鏡，能將全球的射電望遠鏡連接起來以形成一個巨大的網絡。“視界望遠鏡”的首次觀測連接了三臺射電望遠鏡，接下來，天文學家們將進一步連接位于智利和南極洲的射電望遠鏡，這樣，“視界望遠鏡”的觀測能力就更加強大了。

事實上，發(fā)生于100年前的那場爆炸并不能和類星體相提并論，因為類星體會比太陽明亮數萬億倍，但人們并不認為在銀河系中只會發(fā)生一些“溫和”的爆炸，劇烈的大爆炸，例如接近類星體的大爆炸一定也發(fā)生過，確鑿的證據就來自于費米衛(wèi)星的觀測。費米衛(wèi)星負責觀測宇宙中的伽馬射線，2010年，它觀測到銀河系的兩個氣泡，科學家們稱之為“費米氣泡”。這暗示，在銀河系的中心曾爆發(fā)過一次規(guī)模接近類星體的大爆炸，那次爆炸制造了兩個灼熱的氣泡，它們從銀河系的中心向兩邊膨脹，現已延伸到距銀心2.5萬光年以外的地方。那么，這樣劇烈的爆炸是如何引發(fā)的呢？

科學家們推測，“肇事者”可能是一個矮星系，即一種較小的星系。美國科學家凱利·霍立-博克爾曼及其同事嘗試還原了當時的情景，那個冒失的矮星系在闖入“銀心”的過程中壓縮了大量氣體云，使氣體云的一部分坍縮成許多明亮的新星，而另一部分則闖進了銀心的黑洞。天文學家形容說：“那些恒星誕生的時候就像是在做一樁非常不劃算的買賣，因為大約一半的氣體物質并沒有形成恒星，而是被甩進了黑洞中。”這樣一來，人馬座A*就得到了一頓難得一遇的“氣體大餐”，它一下子亮得像個類星體，雖然只能算個溫和的類星體，但爆發(fā)的能量還是抵得上1千億個太陽，并且，它還可能吹起了那兩個灼熱的“費米氣泡”。

拭目以待“天文大戲”

科學家們推測，在一個星系里，類似于這種能引發(fā)“費米氣泡”的大規(guī)模騷動大約每1000萬至1億年會發(fā)生一次，所以銀河系的下一次大騷動將是很久以后的事情，這使得科學家們對將于今年晚些時候撞入黑洞的氣體云G2賦予了更多的期待。

G2是如何形成的？它為什么會在那里？有一種解釋是，它產生于附近恒星吹出的氣體流，即所謂的“恒星風”，這些氣體物質被恒星吹出后發(fā)生碰撞和減速，于是便形成了G2。還有一種解釋非常極端，它認為G2來自于一個行星系統(tǒng)在氣化過程中溢出的氣體。這個行星系統(tǒng)正在形成中，其中心是一顆年輕的恒星。假若這個推測成立，那么我們便將目睹一個正在被黑洞“摧殘”的“太陽系”從黑洞旁邊擦肩而過的情景，它與黑洞間的距離不會比太陽和海王星之間的距離更大，這真可以成為未來科幻電影的情節(jié)了。

到今年晚些時候，G2的一部分氣體將開始被黑洞所吞噬，一場難得一遇的“天文大戲”便將真實地展現在我們面前。首先，假若人馬座A*的周圍沒有什么氣體，那么G2在墜入黑洞時就會由于擠壓而變得很熱，這時人們可以從紅外望遠鏡中觀測到明亮的紅外光，而其他設備則很難發(fā)現什么。但是，假若人馬座A*的周圍存在著尚未發(fā)現的氣體盤，那么G2就會因高速運動而引發(fā)X射線和射電波的爆發(fā)。事實上，G2與黑洞的碰撞甚至還有可能讓我們看到能量噴流，這種平時用普通的望遠鏡是觀測不到的。

這場G2與黑洞的“遭遇戰(zhàn)”可能會持續(xù)好幾年，假若旋轉的氣體足以形成一個環(huán)繞黑洞的氣體盤，那么天文學家們甚至有可能看到一個微型的類星體，它會將更強的噴流射向遙遠的太空。總體來說，G2的出現將使人類得到一次近距離觀測黑洞“進食”的機會，是人類探索黑洞、類星體和星系演化之謎的大好時機。

但有必要為此擔心我們的安全嗎？完全沒有必要。因為即使真的出現了一個微型類星體，它的能量也很有限。退一步說，即使G2真的制造出了一個像樣的類星體，我們也同樣用不著擔心，因為我們和銀心有2.6萬光年的距離，離危險區(qū)遠著哩。

然而，假若你能飛越2.6萬光年來到銀心，你便能看到令你震撼的景象。你見到的夜空非常奇特，星星多得難以想象，因為在我們平常所見的夜空中每出現一顆星星的地方，那里便會出現一百萬顆，不過那里的背景輻射水平非常高，加上還潛伏著一個名為黑洞的“怪獸”，所以真要去那種地方可并不是什么好主意。