為什麼至今看不到黑洞的廬山真面目呢?
很久以來,天文學家通過長期觀測發現,在宇宙中有一些引力非常大卻又看不到任何天體的區域,在這一區域存在著很奇異的天文現象。這種奇異天文現象的主要特徵是:
1這個區域有很強的磁場和引力,並不斷吞噬大量的星際物質。一些物質在它附近運行軌跡會發生變化,並且在它周圍形成圓形的氣體塵埃環;
2它有很大的能量,可以發出極強的各類射電輻射;
3由於它極大的引力作用,光線在它附近也會發生彎曲變化。
的確,通過觀測到的大量間接徵兆可以證實它的存在,卻無論如何沒能直接看到它,於是一些天文學家想像它是一種恆星坍塌收縮後質量、密度很大的暗天體,物理學家惠勒給它取了一個有趣的名字「黑洞」。
在進入宇航時代的今天,世界各國都已擁有各種先進的天文觀測設備,天文觀測已觸及到距地球100億光年以外的遙遠天體,從河外星繫到宇宙塵埃都可以一覽無餘,甚至像幾萬千米外一支小蠟燭那麼微弱的光也能觀測到,而唯獨對黑洞卻無能為力,確有些不合邏輯。如果它真是一種質量、密度很大和磁場、引力極強的「天體」,為什麼至今看不到它的廬山真面目呢?
其實原因很簡單,黑洞並不是一種實體星球,而是宇宙天體運動時產生的各種「磁場旋渦」現象。它的能量、射線輻射主要都是由磁場引力作用產生的,因為它的構成物質密度非常稀薄,光波發射極其微弱,所以根本無法在遠距離用光學儀器觀察到它的形狀,按其形態和性質說它倒真是一個名副其實的「黑暗磁場旋渦洞」。
設想如果黑洞是一種物質構成密度非常大的「天體」,那麼,在黑洞與物質密度相對極小的宇宙空間兩者應該是有分界面的。根據光的反射、折射原理,當光投射在兩種物質的分界面會有反射和折射現象的,這一點已經從宇宙中所有不發光天體都能夠反光得到證實,無一例外。所以,從黑洞不能反射光線這一點說明黑洞雖然有很強的吸引力,但是它的物質構成密度非常稀薄,還不足以達到反射光線的程度(並不是光線由於被它吸引無法脫離而不能反射),當光線與它相遇時,只能是穿它而過了,沒有明顯的光反射和折射現象,因此就無法通過光學觀測直接看到它的形狀,而只能用其他天文觀測方式,通過黑洞急速旋轉運動中產生的極強各類射電輻射來證實它的存在。科學家對哈勃望遠鏡上的高速光度計在1992年對天鵝座x—1的一批觀察數據進行分析時,發現了兩個迅速衰減並很快消失的紫外線脈衝陳列,這種現象與理論預言的物質落進黑洞視界時釋放輻射的特徵正好相符合。
至於光線在黑洞附近會發生彎曲的現象,是因為光波本身就是一種頻率很高的電磁波,光現象本質就是一種電磁現象,所以,光線在黑洞附近由於受其磁場引力作用而發生彎曲現象是很自然的。
黑洞現象的產生不是偶然的,是在自然規律內物質循環演變過程中一個重要的環節。整個自然界是由不斷運動著的物質所組成,絕對靜止的物質是不存在的,物質運動必然會產生磁場,天體和磁場是不可分割的整體,只要天體存在,它周圍就一定有磁場存在。各類物質結構由於運動方向的不同,運動速度的差異,會產生無數大小不一、強弱不同的磁場旋渦,這種磁場旋渦就是神秘的黑洞。大的物質結構產生大的磁場旋渦,如星系中心的黑洞(銀河系中心),小的物質結構產生小的磁場旋渦,如恆星之間的黑洞(天鵝座x—1)。
決定物質能量大小有二個重要因素:一是物質的質量,二是物質的運動速度。由於磁場具有力和能的特徵,所以黑洞雖然構成物質密度很小,但因為它有極快的旋轉運動速度,當組成它的物質凝聚向一個方向作有序運動時,便產生很大的能量和極強的引力,宇宙中一些分散的呈氣態的氫、氧類物質和呈固態的硅、鐵類塵埃物質,受黑洞吸引力作用,在黑洞附近運動方向發生變化,向其中心高速旋進,會形成圍繞黑洞中心運動的圓形氣體塵埃環。這種黑洞雖然不能直觀的看到,但可以通過它向外發出的各類射線輻射現象提示它的形態。媒體曾經有報道,哈勃望遠鏡已拍攝到黑洞周圍邊緣呈翹曲狀的塵埃圓盤,這就更形象的證實了黑洞的旋渦性質和真實形態以及旋渦多呈漏斗狀的特點。
其實宇宙中這些各類黑洞的運動形態和形成原理就像我們用肉眼可以觀察到的許多自然渦流現象一樣,如地球上大氣運動產生的熱帶氣旋——「颱風」,在「颱風」外圍是急速旋轉的氣流形成的急風暴雨區域,能量非常大,而在空氣渦流中心區域——「颱風眼」,由於空氣稀薄,壓力相對較小,對周圍產生很大吸引力,因此氣流不易進入,反而是風平浪靜的區域,從衛星圖上可以清晰的看到「颱風」的圓形旋渦狀雲團。還有江河湖海中的水渦流也是圓形旋渦狀的,水渦流同樣有很大的能量和吸引力,當物體接近時會被吸引進旋渦之中。黑洞就像「颱風」、「水流旋渦」這些可以直觀的渦流現象,是宇宙中物質運動的產物,它的巨大能量和引力主要來自物質急速運動產生的磁場,黑洞中心是外界物質不易進入、有形物質極少的區域。所以,在黑洞的中心都是空白區域,因為它對周圍物質的吸引力在各方向基本是均勻的,一般黑洞周圍物質運動的軌跡都是圓形旋渦狀,由於黑洞物質分布密度的均勻,周圍還會伸出一些旋臂(如可見的星系旋臂),造成同方向輻射強弱程度不同的射線脈衝現象(即脈衝星)。
在黑洞引力積聚過程中,物質的數量和密度不斷增加,磁場旋渦範圍會相應增大,能量和引力明顯加強,又會吸引更多的物質,就像滾雪球一樣;繼而發展,當黑洞周圍物質達到相當體積和密度時,對光的反射、折射作用逐步增強,到了一定程度便發展成為可以通過光學望遠鏡直接觀察到的有形天體——「行星狀星雲」。正是從恆星級黑洞中孕育出新生的天體「星雲」,這種初期的有形天體多呈環狀(環狀星雲),它的構成物質相對仍很稀薄,所以,形狀非常模糊,但隨著「星雲」體積不斷膨脹,「星雲」便開始了它幾十億年以上向「恆星」發展的演變進程。
宇宙中所有天體的存在形式和演變過程都是由自然規律所決定的,黑洞也不例外,一旦我們通過表面現象揭示它的本質和與自然規律的內在聯繫,「黑洞」這種奇異天象就不再神秘了。
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