失落物質最後的呼喊 臺北市立天文科學教育館 天文速報

當一個物體與黑洞的距離小於一定距離時,它將會被吞食,一點也沒有機會逃脫,包括光線,而這也意味著黑洞不會發光。

既然看不見黑洞,天文學家要如何觀測它們呢?事實上,如果要很精準的說明,天文學家並不是直接觀察黑洞,而是利用黑洞周圍物質的反應,從而確認黑洞的存在。黑洞強大的引力場將會影響周圍物體的運動模式,如果天文學家發現有恆星繞著某個區域打轉,在那個區域內又沒有發現有天體存在,那麼就可以推測在這個區域內可能有黑洞或是中子星,而這兩種天體都是大質量恆星死亡後的殘骸。

透過對上述恆星質量與速度的計算,我們可以推估出黑洞或中子星的質量,而這樣的計算也顯示了在許多星系中央,有超大質量黑洞存在的可能性。以我們所在的銀河系為例,天文學家已經觀測到在其中央附近的恆星與氣體有繞著中央核心高速運轉的現象,顯示在銀河系的核心至少有太陽質量的幾百萬倍;而這麼大的質量聚集的範圍不會超過半徑10光日的大小,大概是太陽到冥王星距離的40倍左右。因此這其中極有可能有一個超大質量黑洞。

事實上,透過電波與X射線望遠鏡的觀察,在銀河系中央附近確實有偵測到一個強力發射源「人馬座A」,也一直被當作是超大質量黑洞的主要候選者之一。而最近的研究報告指出,由於有顆恆星出現在其周圍17光時以內,也就是從太陽到冥王星距離的3倍左右,以每秒鐘5000公里的高速移動,因此人馬座A很有可能就是銀河系中央的超大質量黑洞。

另一個支持星系中央存在超大質量黑洞的證據是1967年起陸續被發現的「類星體」(quasar)。類星體的距離十分遙遠,同時又具有很大的亮度,要能夠釋放出如此巨量的能量,大概只有黑洞才能解釋:也就是物質開始掉落黑洞的同時也被加熱,並且釋放出鉅額的能量,像是它「最後的呼喊」。一般相信,類星體是由太陽質量的百萬倍到數十億倍的物質掉落黑洞時所造成的現象。

由於物質掉落黑洞時所釋放出來的能量形式,一般相信以硬X射線為主,因此X射線與珈瑪射線望遠鏡將是偵測這類事件最好的工具。像是歐洲太空總署(ESA)的XMM太空望遠鏡就是相當好的工具,透過它我們已經發現天壇座中有一個小黑洞繞著銀河系轉,假以時日,相信一定能找出銀河系中央的超大質量黑洞。