4月10日，一條消息將讓全世界物理學(xué)界為之沸騰：“千呼萬(wàn)喚始出來(lái)”，位于全球各地的“事件視界望遠(yuǎn)鏡”（EHT）拍攝到的首張黑洞圖像將于當(dāng)日新鮮“出爐”。黑洞，這個(gè)恍若鬼魅的天體又開始霸道地侵襲我們的視野。

它是在時(shí)間和空間中形成的“洞”，不斷吞噬周圍物質(zhì)，增加自己的質(zhì)量；它也是光子的“牢籠”；它貪得無(wú)厭，永不停息地吞噬著周圍的一切……這是世人繪制的黑洞的經(jīng)典圖像：既霸蠻又貪吃。但真是如此嗎？

黑洞藝術(shù)圖。

圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)黑洞藝術(shù)圖。圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

黑洞如何形成：都是引力惹的禍

黑洞如何形成的呢？

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員陸由俊對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說(shuō)：“目前比較明確的是恒星級(jí)質(zhì)量的黑洞是恒星塌縮的遺?。欢筚|(zhì)量黑洞則有可能由其它機(jī)制產(chǎn)生的中等質(zhì)量黑洞吸積物質(zhì)長(zhǎng)大而成。”

所有的恒星都是核聚變反應(yīng)爐，在其中，輕元素（主要是氫）聚合成重元素。核聚變過(guò)程提供了恒星一生的大部分能量。不過(guò)，核燃料耗盡，由中心產(chǎn)生的能量再也無(wú)力對(duì)抗外殼巨大的重量，引力開始起主宰作用。

1928年，印度研究生薩拉·瑪尼安·錢德拉塞卡乘船來(lái)英國(guó)劍橋?qū)W習(xí)天文學(xué)。在來(lái)英途中，錢德拉塞卡算出在耗盡所有燃料之后，多大的恒星可以繼續(xù)對(duì)抗自己的引力而維持自己——這就是所謂的“錢德拉塞卡極限”，約為1.44倍太陽(yáng)質(zhì)量。

陸由俊解釋說(shuō)：“這一值對(duì)大質(zhì)量恒星的歸宿具有重大意義。一般來(lái)說(shuō)，如果一顆恒星的質(zhì)量不到太陽(yáng)質(zhì)量的9倍，會(huì)形成白矮星；9-25個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量左右的恒星會(huì)演化至超新星爆發(fā)，再塌縮為中子星；而約25個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量之上的恒星會(huì)形成黑洞。”

當(dāng)這一恒星收縮到某一臨界半徑（“史瓦西半徑”，以德國(guó)物理學(xué)家、天文學(xué)家卡爾·史瓦西的名字命名，他是使用愛因斯坦廣義相對(duì)論方程證明黑洞的確能夠形成的第一人）時(shí)，其表面上的引力變得如此之強(qiáng)，以至于光線再也逃逸不出去。

根據(jù)相對(duì)論，沒有東西能行進(jìn)得比光還快。如果光都逃逸不出來(lái)，其他東西更不可能：所有東西都會(huì)被引力場(chǎng)拉回去。這樣，就出現(xiàn)了一個(gè)事件的集合或時(shí)空區(qū)域，光或任何東西都不可能從該區(qū)域逃逸而到達(dá)遠(yuǎn)處的觀察者——我們將這一區(qū)域稱謂黑洞，將其邊界稱作事件視界。

黑洞都是來(lái)者不拒？有些很“挑食”

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)4月6日?qǐng)?bào)道，一些黑洞是貪婪的貪食者，吸入大量氣體和灰塵；而其他黑洞則很挑食。

比如，此次EHT任務(wù)的主要目標(biāo)，位于銀河系中央的“人馬座A*”似乎就很挑食，盡管其質(zhì)量為太陽(yáng)質(zhì)量的400萬(wàn)倍，但它的吸積盤卻出人意料地暗淡。吸積盤由氣體、彌散物質(zhì)等組成，圍繞黑洞或中子星轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去，就像一個(gè)扁平的盤子。

而此次EHT觀察的另一個(gè)目標(biāo)，即M87星系中的黑洞，則是一個(gè)貪婪的食客，其質(zhì)量介于35億至72.2億太陽(yáng)質(zhì)量之間。它不僅擁有一個(gè)非常明亮的吸積盤，而且，它還噴射出明亮、快速的帶電亞原子粒子流，這一粒子流延伸約5000光年。

同樣是超大質(zhì)量黑洞，為什么“貪吃”的程度差別如此巨大？這一問題一直以來(lái)都是困擾天體物理學(xué)家的難題。

陸由俊解釋說(shuō)：“原因是不同星系核心的環(huán)境不一樣。有的星系的中心由于受到諸如星系碰撞過(guò)程等的擾動(dòng)，氣體沉積到中心黑洞附近，為黑洞提供了豐富的食物，以至于它們可以大快朵頤；而有的星系中心區(qū)域則比較平穩(wěn)，只有少量氣體能夠到達(dá)黑洞附近，使得黑洞不得不淺斟慢酌。”