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美國天文學(xué)家Andrea Ghez過去很多年來曾經(jīng)一直來往夏威夷,試圖發(fā)現(xiàn)在銀河系的中心處是否有個超大質(zhì)量黑洞存在。自從Andrea Ghez最初開始研究天文學(xué)以來,還從未想到過就在我們星系的中心可能會有個超大質(zhì)量黑洞。一直以來的觀點就是,星系只是圍繞著中心物質(zhì)團(tuán)旋轉(zhuǎn)著,只不過是恒星,氣體或星塵,沒別的什么特別的。 Andrea Ghez用的是一架甚至比哈勃還要功能強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡:凱克望遠(yuǎn)鏡,它坐落于14000英尺高的莫納克亞山上面。凱克望遠(yuǎn)鏡是世界上最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,它有個巨大的鏡片,直徑達(dá)10米,是由36塊經(jīng)過高度拋光的鍍鋁鏡片組成。Andrea Ghez將望遠(yuǎn)鏡聚焦于我們銀河系中心部位的恒星,她正尋找著可揭示黑洞存在著的高速運動跡象。 銀河系的中心如此之近,而凱克望遠(yuǎn)鏡如此強(qiáng)大,Andrea Ghez可以比以往的任何人更為近距離的觀測星系中心。通過疊加整晚拍到的數(shù)千張照片,電腦可以糾正大氣層造成的扭曲現(xiàn)象,產(chǎn)生出一張星系中心的詳盡照片。Andrea Ghez幾年時間里一直跟隨著恒星的運動軌跡,如果沒有黑洞存在,它們會非常緩慢的運動著。但她發(fā)現(xiàn)這些恒星正以超過每秒1千公里的速度環(huán)繞著。 Andrea Ghez觀測的這些恒星距離我們的星系中心有2光周,因此它們的運動,它們以每秒1千公里的速度運動這個事實告訴我們,這2光周的范圍內(nèi)有個是太陽質(zhì)量2百萬倍的物質(zhì)存在,宇宙中只有一樣?xùn)|西有次重量,位于這個旋轉(zhuǎn)恒星正中心的是個超大質(zhì)量黑洞,你看不到它,但它就在那里。宇宙中最具破壞性的力量就蟄伏在我們自己星系-銀河系的中心地帶。 如今宇宙學(xué)家面臨的疑惑就是它對于周圍星系有何影響,照現(xiàn)在看來,如果每個星系在其中心都有個黑洞,這絕不是巧合。也許黑洞正是星系只所以如此以及如何運作的本質(zhì)部分,沒有人預(yù)料到黑洞的大小可能會和星系的大小有關(guān),顯示出在星系和其黑洞間有某種神秘的不可見的關(guān)系,但這是什么則是科學(xué)家們要等上幾年來解決的謎題。 首個突破來自于加載于哈勃太空望遠(yuǎn)鏡上的一個新設(shè)備,這個設(shè)備極大加速了對新黑洞的發(fā)現(xiàn),讓科學(xué)家擁有了許多可跟隨的新的潛在線索。幾年后數(shù)據(jù)傳輸回到地球,在篩選數(shù)量的人之中有兩位年輕的競爭著的研究員。他們做出的發(fā)現(xiàn)會將宇宙學(xué)世界顛倒個個。 他們發(fā)現(xiàn)了如此數(shù)量的黑洞,這在以前是做不到的。同時科學(xué)家們還在尋找黑洞和星系間的聯(lián)系,因此他們查究了所有的不同星系特征,尋找有可能的線索。但直到他們著眼于成為西格瑪(sigma)的特性,這個謎團(tuán)才得以解開。 Sigma只是對于實際上非常簡單的事所用的一個很炫的名字,Sigma是指在星系外緣的那些環(huán)繞著的恒星運動的速度,那些恒星不會受到黑洞的作用,它們會受到星系中其他恒星的作用,它們不知道或不關(guān)心黑洞是否在那兒,如果將黑洞從星系中取走,它們也會以以往完全相同的速度運動著。這就使得科學(xué)家們相信,在黑洞大小和星系邊緣的恒星運動速度之間不會有任何的關(guān)聯(lián)。事實上,他們錯了! 在兩位研究院審查新數(shù)據(jù)時,他們先得要計算每個黑洞的質(zhì)量,然后他們要算出在星系邊緣運動著的恒星的速度,并將所有這些數(shù)據(jù)放在一張圖表中。數(shù)據(jù)好了以后,就將新黑洞的質(zhì)量和那個星系的Sigma值加在繪圖上,在兩者之間應(yīng)該不會有關(guān)系。然而在他們加上代表恒星運動速度對應(yīng)于黑洞質(zhì)量的每一個新點時,讓他們驚異的是這些點在途中都置于一個明顯的帶狀區(qū)域內(nèi),這兩項特性明顯有關(guān)聯(lián)。結(jié)論就是,黑洞越大,在星系邊緣的恒星運動的速度就越快。 我們所發(fā)現(xiàn)的是位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞,和星系本身確實有著非常緊密的聯(lián)系,處于星系邊緣的恒星與黑洞之間沒有物理關(guān)聯(lián),然而它們的運動速度與處于數(shù)十億英里之遙的黑洞之間緊密相關(guān)。這種關(guān)聯(lián)導(dǎo)向了一個非比尋常的觀念:星系和它們那些巨大黑洞自誕生時就相關(guān)。 實際上科學(xué)家們認(rèn)為超大質(zhì)量黑洞甚至可能參與了星系本身的形成過程。天文學(xué)家總在尋找著相互關(guān)聯(lián)性,而當(dāng)找到一個像這樣的緊密關(guān)聯(lián)性時,它就是個你得要去尋找某些物理學(xué)基礎(chǔ)的征兆,可能得以解釋所發(fā)生事情的物理規(guī)則。 |
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