旅美女学者发现超大黑洞 视界达太阳系7倍

黑洞强大引力会把一切都往内拉,包括光线辐射线都逃不掉。(图/转载自中研院天文网)

生活中心/台北报导

台湾美女学者马中珮和另一位研究人员,发现科学家迄今所知最大的两个黑洞,每个质量约为太阳的100亿倍,「视界」达到整个太阳系的7倍,不仅吸进行星恒星连小星系都吞了。这项发现将在本周最新一期「自然(Nature)」期刊正式发布。

马中珮44岁,是宇宙论与粒子天文物理学家,在加州柏克莱大学担任教授,从小对追寻宇宙起源和人类未来命运有一股狂热,曾在2001年获得海外华人物理学会杰出青年研究人员奖。她的父母亲资深新闻学者马骥伸前任监察委员黄肇珩

马中珮的最新发现,是与研究生麦康奈(Nicholas McConnell)共同利用夏威夷毛纳基(Mauna Kea)的双子星(Gemini)望远镜设备观测得到的收获。

包括光线,任何东西无法逃脱黑洞的吸力

这些配有适应性光学仪器的设备能观察星球的异常变动,发现星球逐渐向黑洞靠拢,然后被重力所吸引。他们发现的黑洞巨大无比,视界(event horizon,即「事件平面」)达到整个太阳系的7倍。视界是指黑洞的吸力范围,在这个范围内,包括光线及其他任何东西都无法逃脱黑洞的吸力。

在此之前,已知最大的黑洞质量约达太阳的68亿倍,比起新发现的黑洞,算是小巫见大巫。他们是在距离地球约2.7亿光年的两个椭圆形星系内发现这两巨大黑洞。这两个黑洞规模庞大可能是因为不只有能力吞噬行星和恒星,同时也能吸进小星系,此过程可以长达数十亿甚至数百亿年。

科学界一直认为有黑洞的存在,但黑洞很难发现,因为强大引力会把一切都往内拉,甚至包括原本可以让外界发现黑洞存在的光线和其他辐射线。

一颗质量与太阳相当的黑洞,直径约5公里而已

台北市立天文馆网站「天文FAQ」介绍,黑洞就是一种重力超强的星体,吸取一切的物质能量,其重力强到连光子都无法从中逃脱。黑洞的规模从极微小到如超巨大的猛兽都有,它们潜伏在星系的核心,也许似星体也与它有关。

黑洞的界限就是所谓的「事件地平面」,它是一种数学上的表面界限,在非自转的黑洞中为完美球面,若黑洞快速自转,则呈橄榄球状。而事件地平面的半径取决于黑洞物质的总质量。一颗质量与太阳相当的黑洞直径约5公里,质量为太阳100倍的黑洞直径也不过500公里,若质量只有木星大小,约太阳的 1/1000,则其直径仅2.5公尺。

一般认为,如果恒星的原始质量大于太阳的10倍以上,它会变成超新星,并形成黑洞。但超新星也会发生于质量在5~10倍太阳质量间的恒星,但是它们的结局不是变成中子星,就是在形成所谓的「碳炸」(Carbon detonation) 超新星而毁灭无踪。

天文FAQ也指出,「10倍太阳质量」这个极限值其实是很模糊的界线,因为有许多复杂的因素会影响此值,使其稍高或稍低。但质量在太阳20倍以上的恒星应该是一定会形成黑洞的,至于是否所有10倍太阳质量的恒星都会形成黑洞则无法确定,还要视其在成为超新星前流失了多少质量而定。我们只能说,如果经过超新星爆炸后,恒星核心的质量仍大于太阳质量的1.4~2.5 倍,那么它就极有可能成为黑洞。

俄罗斯科学家认为黑洞中是可以拥有生命的。(图/取自每日邮报