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· “钻进”中等黑洞
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  2008 年 11 月 27 日 星期   重要律师声明
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“钻进”中等黑洞
  宇宙中有大黑洞和小黑洞,唯独“不大不小”的黑洞一直没有被科学家们找到。那么究竟有没有“中等质量的黑洞”存在?这在天文学界一直存有争议。中科院国家天文台陆烨、南京大学黄永锋和清华大学张双南联合对一个特殊的“γ-射线暴”进行研究后,通过黑洞吞噬恒星过程中的一种特殊现象,为证明“中等质量黑洞”存在提供了间接依据。最近,他们的研究成果发表在美国《天体物理学杂志》上。

  特殊“γ-射线暴”无法对号入座

  2006年6月14日,美国NASA一颗名为Swift的卫星首次成功“捕捉”到了一种非常特殊的“γ-射线暴”。它持续了大约102秒,但能量强度却非常低。

  去年年初,全球天文学界的专家们在荷兰阿姆斯特丹大学召开了一个关于“γ-射线暴”的会议,论文的第一作者国家天文台陆烨博士也应邀参加。当时,学者们专门讨论了这起特殊的现象,引起陆烨极大的兴趣,因为这个特殊的“γ-射线暴”离地球非常近,在爆发的过程中,人们可以通过光学望远镜看到超新星的爆发,但是科学家们通过光学望远镜并没有找到超新星,这就与目前科学家们建立的黑洞模型矛盾。

  南京大学天文系副主任黄永锋告诉记者,一般的“γ-射线暴”分为长暴和短暴;前者产生于大质量恒星(40个太阳质量以上)坍缩成黑洞的过程之中,能量强度大,持续时间在几十秒;后者则是两颗中子星相撞合并时产生的,能量强度小,持续时间不足2秒。

  而这个特殊“γ-射线暴”爆发时间却在102秒,无法对号入座。究竟它属于长暴还是短暴呢?天文学家们也产生了疑惑。回到国内后,陆烨和南京大学黄永锋及清华大学张双南一起对这个特殊的“γ-射线暴”进行了研究。

  来自于备受争议的“中等质量黑洞”?

  三位科学家的研究领域都是高能天体物理,他们不约而同地联想到,这种特殊现象应该和黑洞吞噬恒星有关。

  黄永锋告诉记者,目前,宇宙中最有可能存在的黑洞,主要是两大类。第一类黑洞称为小质量黑洞,它们的质量仅为太阳质量的若干倍到几十倍,可能直接产生于恒星的死亡过程。另一类则处于各个星系的中心,它们是超大质量黑洞,可达上百万到数十亿个太阳质量,它们是伴随着星系的演化而长大的。至于第三类黑洞——“中等质量黑洞”是否存在,天文学界对此争议颇大。

  三位科学家敏锐地设想,这个特殊的“γ-射线暴”会不会是从“中等质量黑洞”中产生的呢?由此,三位专家提出了一种全新的伽马射线暴机制。

  为什么是“中等质量的黑洞”?黄永锋解释说,如果黑洞质量较小,引力能的释放会有所不足,且持续时间也偏短。而如果是超大质量黑洞,那么该暴就只能发生在星系中心,这与观测结果明显不符,该暴发生的实际位置是偏离其寄主星系中心的。因此,他们推测GRB 060614的中心引擎应该是“中等质量黑洞”。

  为探测“中等质量黑洞”提供间接依据

  这一特殊的“γ-射线暴”是如何产生的?黄永锋告诉记者,它应该是在中等质量黑洞“吞噬”恒星的过程中产生的力。这个黑洞出现在星系的外围,它并非将恒星“一口吞掉”,而是在逐渐“俘获”恒星后,凭借自身巨大质量所产生的力,逐步“撕裂”“瓦解”恒星,一步步“吞咽”进去。其间,快速释放出巨大的能量。

  黄永锋最后告诉记者,我们的研究为探测“中等质量黑洞”提供了新手段和间接依据。

  γ-射线暴——

  恒星的葬礼

  γ-射线暴是什么?为何引起天文学家们的高度关注呢?天文专家解释说,“γ-射线暴”堪称是“宇宙中最大的烟花”,几秒钟内迸出的能量,超过太阳一生所发出的能量。好比“100万个原子弹被塞进一个汽油桶里”。

  这又是一场什么样的烟花表演呢?专家告诉记者,一开场,是一颗来自遥远星系的大质量恒星,至少有40或50个太阳的质量。当这颗恒星衰老时,它的热核反应就已经耗尽了中心的燃料,就像一个被放了气的气球,渐渐开始收缩。形成了直径30公里的中子星,已经无力抵制引力坍缩,它将形成直径约10公里的黑洞。

  在这颗恒星坍塌成黑洞的过程中,从内部的纵深处就会射出两股方向相反的高能喷流,含有剧烈的γ-射线暴。至此,“烟花表演完毕”:恒星死去,γ-射线暴冲入宇宙空间,如同以光速发出的讣告,这颗死去恒星就葬身于黑洞中。

  快报记者 安莹

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