美公布迄今最清晰银河系中心红外照片
北京时间1月7日消息，据英国《新科学家》杂志报道，1月5日，美国天文学家公布了迄今银河系核心最为清晰的红外照片，银河系因此史无前例地成为焦点。
新照片揭示了大量密集气体以及新发现的超大质量恒星。银河系中心区域充满了炽热的气体和尘埃物质，可能还存在一个质量大约相当于400万个太阳的超大黑洞。在可见光波长下，这一区域是轻易看不见的。可见光波长多被尘埃物质吸收和分散，但天文学家可以通过红外光组成一幅银河系核心的画面。红外光能够更为轻松地穿透干扰物质。
日前，在加州长滩市召开的美国天文学会大会上，天文学家公布了这张合成照片，照片是根据哈勃太空望远镜和斯皮策太空望远镜拍摄的照片拼合而成。哈勃望远镜拍摄的照片清晰度是斯皮策望远镜拍摄照片的10倍，覆盖银河系核心周围300X115光年的区域。地球距银河系中心区域大约2.6万光年远。
新图揭示了大约60万颗恒星，其中包括最新发现的大约200颗超大质量的恒星。这些超大质量恒星显示了其周围的气体及强烈辐射，但令人好奇的是，它们似乎“不合群”。这一发现之所以令天文学家感到吃惊，是因为他们原来在银河系核心附近发现的多数超大质量恒星，要么距离银河系中的黑洞非常近，要么藏身于两个叫做“圆拱”(Arches)和“五胞胎”(Quintuplet)的联系紧密的星团内。
另一方面，新发现的恒星全都与世隔绝，研究人员尚不确定它们是诞生在两个星团外面，还是在某种物理作用下被抛到了两个星团外面。比如，两个星团被银河系核心黑洞周围的狂暴区域中的引力撕裂，那些恒星被抛了出来。
The Milky Way came into unprecedented focus on Monday as astronomers released the sharpest infrared picture yet taken of the roiling furnace at the centre of galaxy. The new mosaic reveals massive filaments of gas as well as a new population of massive, rogue stars.
The centre of the galaxy is full of hot gas and dust and is thought to harbour a black hole
weighing about 4 million Suns. The area is not easily seen at visible wavelengths, which are largely absorbed and scattered by dust, but astronomers can image the centre using infrared light, which passes through intervening material more easily.
The picture, released at the American Astronomical Society meeting in Long Beach, California, combines images taken during 144 orbits of the Hubble Space Telescope with pictures taken by the Spitzer Space Telescope.
The Hubble portion of the panorama is 10 times as sharp as Spitzer's map, and covers a 300- by 115-light-year area around the centre of the Milky Way. (Earth sits some 26,000 light years from the galactic centre.)
The new map reveals some 600,000 stars, including a new population of about 200 massive stars. These stars illuminate the gas around them with strong blasts of radiation, and - curiously - seem to be loners.
That is surprising, since most massive stars near the Milky Way's centre are found in one of three star clusters called Central, Quintuplet and Arches.
The newly found stars, on the other hand, are found in isolation, and researchers are not sure if they were born outside the clusters or were cast away from star clusters that were torn apart by gravitational forces in the violent region around the galaxy's central black hole.
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NASA望远镜拼出巨型合成图 展示神秘银河系中心 |
| 2009年11月13日 08:22:05 来源：新浪科技 |
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三大望远镜所拍照片整合而成的银河系中心合成图。
据美国太空网报道，为了纪念伽利略首次使用望远镜进行天文观测400周年，美国宇航局近日动用了三大天文望远镜联合对银河系中心区域进行拍摄，并将拍摄的照片整合为一张巨型的合成图。参与拍摄的三大望远镜分别是哈勃太空望远镜、斯必泽空间望远镜和钱德拉X射线天文台。
银河系中心区域合成图包含了三种视图，它们分别是由哈勃太空望远镜所拍摄的近红外视图、由斯必泽空间望远镜所拍摄的红外视图以及由钱德拉X射线天文台所拍摄的X光线视图。负责拍摄工作的科学家们将所有视图数据进行了汇总。合成图以最详细和精确的视角向人们展示了神秘的银河系中心区域。美国宇航局印刷出来的合成图大约有1.8米长，0.9米宽。美国许多天文馆、博物馆、图书馆等单位都收到了这幅巨型画卷。
从合成图中，人们可以看到星体演化的奇观：首先从恒星形成初期开始，到年轻火热阶段，再到冰冷老化阶段，最后到恒星死亡阶段时，只剩下火热的爆炸残留物。这一过程产生的背景就是银河系中心区域拥挤而又充满敌意的环境。一个超大质量黑洞在支配着整个银河系中心区域。黑洞流出物和恒星爆炸过程将银河系中心的气体加热到数百万摄氏度，如此高温的气体则会发出一种蓝色、朦胧的X光线。这种X光线可以穿过银河系中心区域辐射出来。
通过红外视图，人们可以看到银河系中心区域存在着十万多颗恒星以及由宇宙尘埃形成的各种复杂结构，如紧凑的水珠结构、细长的灯丝结构以及手指形状的“创造之柱”。在“创造之柱”区域内，大量的恒星正在诞生。 |
银河系模型
北京时间1月6日消息，据国外媒体报道，数十年来，天文学家一直认为，在有关地球附近质量庞大的星系问题上，我们的银河系在仙女座星系面前充其量只是“小妹妹”的角色。但最新一项研究发现彻底颠覆了这种看法，因为实际情况是银河系比仙女座星系更大、更重、旋转速度更快。
天文学家日前绘制了一幅更为详细的银河系三维立体图，发现它的宽度比天文学家以前认为的多15%。更为重要的是，银河系的密度更大，质量比天文学家以前认为的多50%。天文学家1月5日在加州长滩市举行的美国天文学会大会上公布了这一最新发现。
实施这项研究的哈佛—史密森天体物理研究中心天体物理学家马克·雷德说，这种差异对我们意义重大。雷德身高5英尺5英寸(约合1.65米)，体重140磅，他举了一个形象的例子来说明这种差异：这就好比他忽然间变成了一个身高6英尺3英寸(约合1.91米)、体重达210磅的美式橄榄球联盟线卫球员。
雷德说：“以前，我们认为仙女座鹤立鸡群，银河系只是仙女座的小妹妹。但现在，仙女座更像是银河系的异卵双胞胎。”这并不见得就是一个好消息。银河系更大意味着它暴力撞击邻近仙女座星系的时间可能早于天文学家以前预测——尽管距离现在还有数十亿年之遥。
雷德及同事利用由10台射电望远镜天线组成的阵列，在地球绕太阳运转的不同时间测量银河系中最明显的新生恒星。他们绘制出这些恒星的图谱，图中不仅有我们首次看到它们的地方，而且以时间的第三维绘制——雷德说这是前所未见的。
借助这一点，雷德就能够确定螺旋形银河系绕其中心旋转的速度——大约每小时56.8万英里，这一速度快于科学家过去数十年认为的49.2万英里。这意味着银河系旋转速度比以前认为的增长15%。雷德说，过去的数字基于相对不精确的测量数据，而这次则基于实实在在的观测。
一旦确定了银河系旋转速度，那么最终控制这一速度的复杂公式便可确定银河系中所有暗物质的质量。暗物质是我们肉眼所看不到的，但却是迄今为止宇宙中数量最多的物质。所以，这意味着银河系的质量是天文学家以前估计的1.5倍。美国加州大学洛杉矶分校天体物理学家马克·莫里斯说，最新发现意义重大，但并不是有关银河系大小的最终结论。
莫里斯没有参加雷德的这项研究。体积更大还意味着银河系和仙女座之间的引力更加强烈。据雷德介绍，天文学家长期预测的银河系和仙女座星系之间的碰撞可能发生得更早，同时侧面碰撞的可能性更小，然而不用担心，毕竟银河系距离仙女座至少有20亿至30亿年远。
银河系中心的合成照片
科学家绘制出的银河系中心黑洞爆发模拟图
北京时间11月20日消息，据美国宇航局太空网报道，欧洲和美国天文学家利用两台望远镜，成功观测到了位于银河系中心的一个超大质量黑洞大爆发。爆发产生的物质虽然都围绕着这个强大的“引力怪兽”四周，但不断向外扩展。
虽然我们无法看到黑洞，但被黑洞卷入的物质温度极高，并放射出可以被观测到的射线。不过银河系的黑洞在宇宙中并不属于最活跃的，通常都是昙花一现。
来自欧洲和美国的天文学家们利用设在智利的ESO超大望远镜(VLT)和Atacama探路者望远镜(APEX)，分别对源自“人马A座”黑洞的近红外波长光线和亚毫米波长光线进行了研究。这是天文学家首次通过上述望远镜同时记录一次爆发，研究小组负责人、来自科隆大学的安德烈·伊克卡特表示，“像这样观测不同波长的光线，是我们得以了解黑洞附近所发生的一切的唯一方法。”
“人马A座”距离地球约2.6万光年，这是一个超大质量的黑洞，其质量大约是太阳的400万倍。据估计，绝大多数星系的中心都有类似的超大质量黑洞。来自麻省理工学院的研究小组成员弗雷德里克·K·巴格诺夫说，“人马A座是独一无二的，因为它是距离人类所在银河系最近的超大型黑洞，我们目前拥有的天文望远镜唯一可以看到在黑洞边缘绕黑洞运转的物质中发生的相对微弱的爆发。”据科学家分析，人马A座所放射的光线应来自恒星抛出的气体，而这些恒星一开始绕黑洞旋转，最后落入黑洞之中。
研究人员们发现了变化颇多的红外线释放，每过6个小时便有四次大型爆发。亚毫米波长的观测结果显示，爆发是在红外线放射1个多小时后出现的。科学家的解释是：这一时间的延迟可能是由于爆发的气体云以时速310万英里快速扩散造成的，随着时间的流失，扩散还使释放的特征发生变化。
这些物质的移动速度只有光速的0.5%。为逃避非常黑洞附近力量极强的引力作用，气体传播的速度应该是光速的一半，也就是说，比观测到的快100倍。因此，研究人员认为，气体不会以喷射的方式释放出来，更可能的是在黑洞附近旋转运行的一团气体，像搅拌盆里的生面团一样被拉伸开来，从而形成扩散。
科学家发现银河系中央300年前苏醒黑洞
北京时间4月16日消息，据国外媒体报道，欧洲航天局15日表示，日本天文学家最近发现了一个300年前突然苏醒的黑洞，并开始“狼吞虎咽”。这个黑洞位于银河系中央，一直处于沉睡状态。
距地球约26000光年的这个黑洞就是“人马座A星”(Sagittarius A-star)，是一个质量为太阳400万倍的“怪物”。欧洲航天局在一份新闻稿中说，日本天文学家利用欧洲航天局的“XMM-牛顿轨道望远镜”和美、日两国的X射线卫星发现，气云在经过“人马座A星”中心附近时忽明忽暗。这种现象是由X射线脉冲引起的，而这些脉冲被认为是300年前出现的一次爆发残余的脉冲。
小组带头人、日本京都大学的乾龙也(Tatsuya Inui)说：“我们想知道为什么银河系的这个黑洞看上去像一个沉睡的巨人。不过，现在我们知道这个黑洞在过去要活跃得多。或许它只是在一次大爆发后歇歇罢了。”
欧洲航天局表示，一种推测是，几百年前，该黑洞强大的重力引力吞没了一颗叫超新星的恒星爆发产生的气云。这种“暂时的狼吞虎咽”导致X射线能量在一次巨大的爆发中从它的“口”中喷出。
星系NGC5806明亮的中心表明这里存在一个活跃的特大质量黑洞。（图片提供:The Sloan Digital Sky Survey）
在银河系中心的一个相对静止的黑洞有朝一日可能被重新点燃，并向外释放出大量的辐射，以致于照亮整个夜空。这一恐怖的场景很有可能变为现实——这是天文学家对中心包含有活跃黑洞的星系进行观测后得出的最新结论。
几乎所有的星系中心都包含有黑洞，这些黑洞的质量相当于数百万颗甚至数十亿颗太阳的质量。在早期的宇宙中，星系间的碰撞非常频繁，而它们包含的黑洞有时也会发生合并。在这一过程中，黑洞的质量会增加，并有可能形成一些巨大的能量天体，例如类星体。天文学家推测，随着时间的推移，类星体会因能量耗尽而沉寂下来，而黑洞最终也会平静下来。然而还有一个问题：天文学家发现，附近一些星系中与类星体类似的中心——被称为活动星系核（AGN）——可能由于太古老而无法产生当前规模的能量。因此，一个研究小组决定对类似的古老星系展开观测，旨在搞清有多少黑洞有可能恢复了能量。
英国利物浦约翰·摩尔斯大学的天体物理学家Paul Westoby和同事，利用斯隆数字巡天的数据，观测了附近36万个星系的光谱线。Westoby在最近于贝尔法斯特市召开的英国国家天文学会议上报告说，大约有7万个星系——大约占20%——清楚地显现了AGN，而超过6.5万个星系可能具有AGN。天文学家尚未搞清是什么原因导致这些黑洞被重新激活，这是因为在大多数情况下并没有发现合并或碰撞的证据。找出最终的答案将具有很大的科学实用性。Westoby指出，银河系中心的黑洞现在都非常安静，一旦它们因为某些原因开始重新咆哮，这些黑洞将喷涌出致命的伽马射线和X射线，并且很有可能射向人类居住的地球。Westoby强调：“我们需要搞清AGN触发背后的物理学机制，从而搞清这些黑洞是否可能被重新点燃。”
美国学院公园市马里兰大学的天体物理学家Christopher Reynolds表示，这是一项很有趣的发现，但他并不相信Westoby的研究小组发现的所有AGN都具有反常的能量。Reynolds说：“每个星系的中心在一定程度上都是活跃的。”并且，Reynolds不相信银河系中所有睡着的黑洞都会苏醒过来。他说，“地球距离银河系的中心非常遥远”，因此我们是安全的，“除非银河系中心爆发出全部的能量”。
（图片来自网络）
北京时间4月9日，据英国《新科学家》杂志报道，如何衡量质量是太阳数百万至数十亿倍的超大质量黑洞？目前科学家采用了一种新方法——通过观测围绕黑洞的星系旋臂便很容易推断黑洞的质量。
天文学家小组推断螺旋星系中心存在着较大的黑洞，星系旋臂会紧紧地环绕着较大质量的黑洞。如果这种推断成立，其中的简单关系将使研究人员很容易发现80亿光年之遥超级黑洞的质量是之前观测一些黑洞质量的数千倍。阿肯色州立大学马克·西加尔和同事们对包括银河系和附近的仙女座星系等37个星系进行了观测研究。
研究结果显示，拥有最小质量黑洞的星系的螺旋手臂伸展角度达到43度，而那些拥有最大质量黑洞的星系的螺旋手臂从星系中心分裂伸展角度非常狭小，仅为7度。据悉，这并不是天文学家第一次关注超大质量黑洞存在的关联性，黑洞是不可见的，但是其周围的星系却可以观测到，进而揭示黑洞质量的秘密。
之前研究人员曾观测发现位于星系中心的恒星出现较大膨胀部分暗示着该星系中存在着大质量黑洞，西加尔告诉《新科学家》记者，“然而评估恒星的膨胀部分非常遥远，其间存在许多不确定性。”
同时，天文学家通过研究环绕黑洞的恒星运动状况来衡量黑洞的质量大小，恒星运动速度越快，则黑洞的质量越大。但是只有在数千万光年距离以内的星系中的恒星才可观测其运行。西加尔说，“由于距离的遥远，基本的方法很难应用，因为清晰度较差，甚至哈勃太空望远镜也无法进行观测。而观测星系螺旋手臂的方法很容易对遥远的星系黑洞进行判断。”
西加尔称，许多遥远的黑洞更让天文学家们着迷，因为由于距离遥远天文学家所观测到的遥远星系和黑洞正是它们处于宇宙早期的情景。
探测黑洞质量的研究过程，天文学家也可揭示星系是如何进化的，以及宇宙重要组成部分暗物质受压制的过程。星系的形成被认为处于神秘暗物质的巨大摇篮之中，暗物质只有通过可见物质的重力牵引作用才能被探测到。
西加尔说，“虽然未得到充分的证实，但暗物质的重力引力可指示星系手臂的延伸程度，星系中心膨胀部分的重量以及星系内黑洞的质量大小。”
该研究小组下一步研究对象是更遥远活跃的黑洞，这种类型的黑洞正处于吞噬周围环境物质的状态。它们要比“安静”的黑洞更容易被探测到，但是它们为数不多十分罕见，而且通常只有在距离地球50亿光年范围之内才能被探测衡量质量大小。
西加尔强调称，目前研究小组希望证实星系螺旋手臂与黑洞质量之间的关系不会随着星系的进化而发生改变，我们必须搞清楚两者之间的关联与星系进化过程并没有关系。
美国宇航局公布的黑洞攻击星系的实景照片。黑洞喷射强大的射流，冲击附近的一个较小星系。(图片来自：NASA)
这张2007年12月17日从美国宇航局获得的合成图片显示的是某大型星系通过其中心的超大质量黑洞喷射强大的射流，冲击附近的一个较小星系。这是人们首次观测到星系间的黑洞射流冲击现象。 （图片来源 新华社/法新）
这是3C321星系的艺术概念图。位于其中心的一个超级黑洞产生的一股喷射粒子冲击邻近的星系。巨大的冲击波导致喷流中断、变形。(图片来源：新浪科技)
新华网1月19日电 日本高能加速器研究机构日前发表新闻公报说，该机构的研究人员成功地用超级计算机模拟了宇宙黑洞的内部状态，验证了霍金关于黑洞辐射的理论。
公报介绍说，黑洞是质量极度集中的天体，其引力之大可以使周围的时空发生弯曲，包括光线在内的所有物质都会被黑洞吞噬。但英国物理学家霍金于1974年提出，黑洞也会放出光子和中子等，即存在霍金辐射，而且黑洞的质量越小，温度越高，“蒸发”的速度就会越快。不过由于技术等方面的限制，科学家们此前一直未能验证霍金辐射理论中温度和能量的关系。
在这项最新研究中，高能加速器研究机构的研究人员以超弦理论为基础开发出了一种根据频率对“弦”的振动进行计算的新方法，从而计算出了黑洞中心附近“弦”的凝聚状态的能量。超弦理论认为，“弦”是组成物质的最基本单元，所有的基本粒子都是弦的不同振动激发态。研究人员再把模拟计算结果绘成和温度对应的图表，结果显示，黑洞能量随温度的变化情况与霍金的理论一致。
新闻公报说，这项研究开辟了将超弦理论应用于各种问题的可能性，使这一理论有望在探明黑洞蒸发现象、宇宙起源和万物诞生等方面发挥重要作用。
“钱德拉”X射线太空望远镜拍摄的一个星系，其中心存在一个超级黑洞
超级黑洞旋转示意图
这幅图片显示出星系中央被黑洞喷出的炙热气体冲击而成的巨大空洞
北京时间1月17日消息，据美国宇航局太空网16日报道，最新研究显示，超大质量黑洞的旋转速度接近光速。这项研究利用美国宇航局的“钱德拉”X射线太空望远镜获得的数据，发现9个巨大的星系中都有飞速旋转的黑洞，这些黑洞把能量强大的气体射流喷发到周围环境中。
这项研究的带头人、佩恩州立大学的客座研究生罗迪格·奈曼说：“我们认为这些巨型黑洞的旋转速度几乎接近爱因斯坦相对论的光速极限，这意味着它们能以光速拖拽周围的物质。”爱因斯坦相对论显示，旋转的黑洞能促使太空本身开始旋转。所有影响导致气体旋转着飞向黑洞，这些影响还帮助产生了磁场。在磁场的作用下，飞速注入黑洞的气流又以喷流的形式反向飞出。
以前研究人员发现，大量气体飞速注入超大质量黑洞，这就是所谓吸积率，同时还有大量能量从黑洞方向喷出。一些理论显示，相同的喷射驱使星系中心的黑洞不断旋转。奈曼说：“我们通过将大质量椭圆星系的观测资料与现在的喷射形成理论进行对比，能了解超大质量黑洞的自旋速度。”他解释了他的科研组是如何用电脑模拟上述现象，并将结果与钱德拉望远镜获得的9个星系的观测资料进行对比。
人们无法看到黑洞，但是通过它们的重力对周围物质的影响和它们释放出的能量，可以判断出它们确实存在以及它们的质量。这种被观测到的喷射力和吸积率非常巨大，一个黑洞每月从周围环境中吞噬掉的物质的质量是地球的10倍，它每秒钟喷射出的能量是太阳一年散发出的总能量的50倍。奈曼和他的同事们正是根据这些结果，估计超大质量黑洞的自旋速度几乎接近爱因斯坦提出的光速极限。
达拉谟大学的联合调查员理查德·鲍威尔说：“对黑洞来说，及其快速的自旋可能非常普遍。这或许能帮助我们解释我们在太空中看到的延伸很远的惊人喷射流的来源问题。”这种高速自旋产生的喷射加热了周围的气体大气，有助于导致恒星诞生。然而，这种强大的喷射也能摧毁临近行星的大气层。近日，相关人员在德克萨斯州奥斯汀举行的美国天文学会会议上发表了一篇论文，详细介绍了这项最新研究。
| 天文观测首次发现星系间黑洞射流冲击现象 |
| http://www.sciencenet.cn/htmlnews/20071218165429359197027.html |
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| 作者：张忠霞 来源：新华网 发布时间：2007-12-18 14:56:34 |
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美国宇航局12月17日发布报告称，天文学家发现某大型星系通过其中心的超大质量黑洞喷射强大的射流，冲击附近的一个较小星系，这是人们首次观测到星系间的黑洞射流冲击现象。
美国宇航局天文学家在报告中说，这一双星系系统名为3C321，两个星系相互绕行，相距约两万光年。根据美国宇航局“钱德拉”X射线太空望远镜的观测，两个星系的中心都有一个超大质量黑洞。但“大个儿”星系厉害之处在于，有一股强大的射流从它的黑洞区域喷射而出，“小个儿”星系只有接受被“欺侮”的命运。
“我们曾观测到许多由黑洞发出的射流，但这还是第一次看到一股射流猛烈冲击另外一个星系。”观测小组负责人丹·埃文斯说。
通常，超大质量黑洞发出的射流含有高能X射线和伽马射线，产生的辐射量巨大。超强的辐射加上几乎以光速运行的高能粒子，使得黑洞射流所经之处破坏严重，例如一些行星经射流冲击后，大气层可能遭受严重破坏。
不过，对“小个儿”星系来说，“挨打”倒不一定全是坏事。天文学家分析说，在射流最初的破坏活动过后，它带来的强大辐射和高能量可能会在这个星系中促使大量新的恒星和行星形成。
天文学家说，黑洞射流冲击邻近星系是十分罕见的天文事件，他们将借此研究射流在冲击星系之后的能量损失、路径改变等情况。
除“钱德拉”之外，天文学家在观测中还借助了“哈勃”太空望远镜、“斯皮策”太空望远镜以及架设在美国的“甚大阵列”射电望远镜和英国的“ 默林”射电望远镜。 |
| 黑洞星系碰撞带来不同结果 |
| http://www.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2007121914534890197046.html |
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| 作者：群芳 来源：科学时报(http://www.sciencenet.cn/) 发布时间：2007-12-19 0:30:11 |
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本报讯 你有没有想过身处在一场巨大的辐射与粒子爆发中会是什么样子？
据美国《科学》杂志在线报道，在12月17日公布的这幅由艺术家绘制的图画（如图）中，一个特大质量的黑洞因与附近的星系——两者距离地球均为14亿光年——产生碰撞而导致了大爆发。通过对这一现象进行研究，天文学家认为它既是一条好消息又是一个坏新闻。碰撞产生的辐射是如此巨大，足以摧毁170万光年范围内的任何不幸的行星。但是它所释放的粒子流将压缩附近的星际云，最终点燃新的恒星。
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| PRL：从视界外窥探黑洞“内心”可能实现 |
| http://www.sciencenet.cn/htmlnews/200711912105637193810.html |
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图片说明：光线无法逃出视界，因此黑洞内的无限致密的奇点仍然隐藏着“真容”。
巴西圣保罗州立大学的物理学家George Matsas和André da Silva最近提出，量子穿隧效应（quantum tunneling）能够剥离黑洞的外层，直至露出它的“内心”——奇点（singularity）。这一发现有望使人类从外部一瞥黑洞的内部情况，相关论文发表在近期的《物理评论快报》（PRL）上。
黑洞的引力非常强大，甚至连光线也无法逃脱，黑洞没有光线射出的边界称为“视界”（event horizon）。显而易见，视界内的情况是处于外部的人类所无法直接了解的。20世纪60年代，理论物理学家罗格•彭罗斯与霍金分别证实了黑洞中央会不可避免地存在“奇点”，它们的时空曲率无穷大，密度也趋于无限大。1969年，彭罗斯还提出了“宇宙监督假设”（cosmic censorship conjecture），阻止“裸奇点”（naked singularity）的出现。现在，黑洞的中心存在着“奇点”已成为科学家的普遍认识。然而，经典的广义相对论只能预言奇点的发生，并不能描述在奇点处会发生什么。
不过，物理学家一直想知道的是黑洞的视界能否被拨离开，让奇点裸露出来。一种可能的情况是如果黑洞旋转得非常快，视界就可能消失，光和物质可能就会摆脱黑洞引力逃逸出来。
今年9月，美国杜克大学的物理学家Arlie Petters和英国剑桥大学的Marcus Werner提出，黑洞高速旋转引起的奇点裸露可以直接被天文学家探测到，因为这些奇点可以起到非常强的“引力棱镜”作用，能够将来自它们背后的恒星光芒通过时空扭曲进行弯曲。他们表示，现有望远镜的空间分辨率足以在银河系的中央发现这样的裸奇点。该研究发表在《物理评论D》上（ 论文摘要）。
然而，黑洞如何才能旋转地足够快呢？20世纪70年代的研究表明，黑洞的自旋加速无法通过积吸作用实现，因为角动量的增加会被额外质量的减速作用“中和”。要让黑洞的角动量增加并最终实现裸奇点，粒子必须以相当高的速度和相当大的掠射角接近视界，从而在第一时间不会被吸入视界内。
值得注意的是，在经典的相对论框架下，科学家是无法找到创造裸奇点的方法的。不过，在最新的研究中，Matsas和da Silva提出，在半经典引力前提下，粒子的量子穿隧过程可能打破“宇宙监督”的控制。他们得出结论认为，充满电荷的黑洞如果旋转速度足够快，濒于失去视界，那么，以非经典方式获得的角动量就可能推动它越过这一临界边缘。量子穿隧效应是指量子颗粒能够穿过障碍物的独特性质，而根据经典力学理论，粒子具有的能量不足以实现穿隧。
与用经典粒子实现裸奇点就必须不进入视界相比，Matsas和da Silva发现，量子粒子可以穿隧进入视界，从而使黑洞超越临界，成为裸奇点。Petters评价说，“这是个不错的想法，但问题是这样的黑洞是否存在，或者所带的电荷能否维持足够长的时间，以便我们能够发现它们。”
Matsas谨慎指出，他们的研究并不必然与现实的“宇宙监督”相抵触，因为量子理论目前还不完善。预言黑洞的广义相对论和量子力学理论在根本上还是不调和的，物理学家的愿望就是最终找到统一的量子引力理论。他说，最终的统一理论能否挽救“宇宙监督”还是未知数，但“我们看不到任何确凿的证据和理由，来排除量子引力前提下裸奇点的存在”。
Matsas表示，事实上，改进的经典理论能帮助人们在第一时间弄清楚裸奇点的样子。他说，“许多科学家相信，量子引力理论将最终揭开奇点结构的面纱。”而到那时，它们或许会“对物理学相当‘友善’”，而不是像现在这样的“畸形”。（科学网 任霄鹏/编译）
（《物理评论快报》（PRL），99, 181301（2007），Matsas, G. E. A. & da Silva）
更多阅读（英文）
背景链接： “奇点”与“宇宙监督假设”
20世纪60年代，当时人们希望时空中最好不存在“荒诞”的奇点。一些物理学家推测，真实的时空中没有奇点。但是，彭罗斯并不相信这些想法。他认为，奇点的出现是不可避免的，一般的时空都会有奇点。他提出了“奇点定理”，该定理认为，只要爱因斯坦的广义相对论正确并且因果性成立，那么任何有物质的时空都至少存在一个奇点。彭罗斯用微分几何方法严格证明了“奇点定理”，霍金也给出了另外的证明。目前，“奇点定理”已被绝大多数物理学家认可。
然而，奇点概念颠覆的似乎不仅仅是物理，更是逻辑，事物的因果关系在奇点处也会瓦解。因此为了改善奇点让人们为难的处境，彭罗斯在1969年提出了“宇宙监督假设”，认为“存在一位‘宇宙监督’，它禁止裸奇点的出现”。也就是说，“宇宙监督”要求奇点必须包含在黑洞里面，任何信息（包括奇点产生的不可预测的信息）也都不可能跑到黑洞外面来，这样至少我们这些生活在黑洞外面的人，不会受到奇点的“不良”影响。
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美国宇航局的钱德拉X射线天文台发现的移动速度最快的恒星，即中子星RX J0822-4300。这颗中子星正以大约每小时300万英里(480万公里/时)的速度从我们的银河系中冲出。
中子星RX J0822-4300放大图
北京时间2月1日消息，据美国宇航局太空网1月31日报道，天文学家证实，正在迅速远离银河系的一颗年轻恒星其实是一个外来访客。这颗任性的天体是几颗“流氓恒星”之一，它们的出现让天文学家认识到我们的银河系和其他星系的不稳定的本质。
扑朔迷离的身世
到目前为止，天文学家已经在银河系发现大约10颗迅速远离我们的恒星，它们的速度超过了引力对它们的拖拽。虽然大部分恒星都是以每秒几百公里的速度穿越太空，但是这些当之无愧的“超速恒星”疾驶的速度至少是它们的两倍。人们认为，大部分超速恒星都是被我们的银河中心的巨大黑洞的引力抛出后进入星际空间的。它们的这一激烈行为让天文学家可以洞察银河系中心难以看到的神秘世界，还有我们的银河系附近的星系以及星际空间的神秘世界。
超速恒星理论是1988年在理论上证明存在的。这个理论是，星系中心的双子星系因为偶尔会移动靠大质量黑洞太近，因此它们的运行轨道受到影响。虽然这对天体中的一颗被黑洞捕获，但是另一颗会被抛出，以令人难以置信的速度远离该星系。美国卡内基科学研究所的天文学家，发现这颗外来恒星起源的科研组的成员阿切斯特?波南斯说：“这是唯一能促使恒星以每秒数千公里的速度飞行的方法。”
人们认为，在银河的数十亿恒星中，仅有一小部分像这颗恒星一样，是被黑洞抛出的。波南斯表示，这解释了为什么天文学家直到2005年才发现它们，“那是因为太空没有太多这种恒星。”
波南斯说，天文学家主要着眼于银河外层人类目前能够观测到的地方的恒星光谱，发现很少“行进速度非常快的与众不同的恒星。”通过研究这些“流氓恒星”的年龄，天文学家下结论说，它们似乎有足够的时间从我们的银河中心飞行到这里。波南斯表示，星系中心一般被气体和尘埃遮蔽，因此天文学家很难观测到它们内部的情况。气云通常担当优良的恒星托儿所的角色，但是人们认为黑洞产生的猛烈引潮力导致它们附近无法诞生恒星。波南斯告诉《生命科学》，这些“流氓恒星”似乎与上述观点相冲突，因为它们看起来好像正是来自这种黑洞的附近。但是这颗恒星例外，它是一个外来的过路客。
“外来”过客
在这10颗奇怪的恒星中，一颗编号是HE 0437-5439的无赖恒星显得似乎比其他的更奇特。这项研究的科研组成员，卡内基研究所的默西迪丝?洛佩兹?姆拉莱斯说：“这颗恒星和另外9颗恒星不同。”
根据这颗恒星当前的状况，如果它是来自银河中心，它现在应该已经有1亿岁，但事实上它只有3500万岁。波南斯和洛佩兹?姆拉莱斯对这颗恒星的化学组成进行更详细的研究，发现它可能是来自银河系附近的大麦哲伦星云(LMC)。
波南斯解释说：“众所周知，大麦哲伦星云内的恒星化学成分含量普遍比我们的银河系中的大部分恒星的化学成分含量偏低。”这一点似乎正符合HE 0437-5439的组成特征。不过，虽然化学组成符合，但是目前还存在一个大难题。波南斯说，目前不知道“大麦哲伦星云内是否有可以将它抛出的巨大黑洞。”天文学家没发现强X射线和无线电信号等任何表明大黑洞存在的迹象。波南斯说，天文学家不知道是否像大麦哲伦星云一样的侏儒星系中心有巨大的黑洞存在，因此，“这颗恒星可能暗示着一些重要的事情。”
撞击地球？
长期以来的观点认为，星际空间非常空荡，然而，这些超速恒星提供的另一个奇怪的结果却与上述观点相矛盾。波南斯说：“看起来似乎这些恒星都可以在星际间飞来飞去。”如果有恒星被从我们的银河系中驱逐出去，那它们也有可能会被其他星系驱逐，只不过因为很难从遥远的星系中识别出它们，因此我们或许无法发现这些超速恒星。
尽管仍然有很多这种恒星在银河系中疾驶，但这一结果预示着已经有数千颗超速恒星被我们的银河系驱逐出去。目前我们发现的超速恒星都是在不断远离我们，但是它们或许能被从银河系中心抛向各个方向，飞向银河系盘的上方或下方，甚至是飞向地球。波南斯说，但是，我们不用担心这种恒星会撞上地球或其他行星和恒星。太阳系中“有的是空间”，因此这些高速飞行的恒星可以畅通无阻地飞到附近星系里去。
大黑洞“饲养”小黑洞
据每日科学网报道，近日科学家根据美国宇航局利用钱德拉X射线太空天文台以及地面光学望远镜（Chandra X-ray Observatory and ground-based telescopes）所得到的最新数据认为——宇宙中质量最大的黑洞与最小的黑洞“进食方式”几乎完全相同，而且最大的大黑洞在以一种特殊的方式“饲养”着身边最小的小黑洞。
据科学家介绍，这次的科学发现最初源于科学家对螺旋星系M81（spiral galaxy M81）的观测，螺旋星系M81与地球之间大约有1千2百万光年的距离。
而在s螺旋星系M81的中心地带有一个超巨大黑洞，其质量则整整比太阳的质量大7千万倍，黑洞不断地产生能量与放射物。与此同时，黑洞牵拉着其周围的气流以高速向整个星系的中心聚集。
与该巨型黑洞相比较的是一个较小的普通恒星黑洞，如果其质量仅仅比太阳大10倍左右，则它的“食物”与巨型黑洞有很大差别。这些质量略小些的黑洞会不断吸收其周围恒星表层上的气体，以此来得到其所需的“新物质”。美国宇航局专家表示，虽然这些大小不一的黑洞处于不同的宇宙环境和位置中，食物的原料与来源也相差很大，但它们的“进食”方式却完全相同。
科学家们首先发现了不同位置的大小黑洞的进食方式的相同，那么相同位置且距离较近的大小黑洞的进食过程有没有独特的地方呢？科研小组首先利用先进的观察设备以及精确的理论模型，将螺旋星系M81中的黑洞与其它的普通恒星黑洞做了下比较。结果得到的数据显示，螺旋星系M81中的黑洞与其附件的黑洞不仅吸收“养料”的方法极为相似，而且它们都产生相类似的X射线、可见光线以及无线电光线，这些类似的衍生物都具有一些独特的来源。科学家进一步研究后认为，相同位置的距离较近的大小黑洞在吸收养料的时候，大黑洞首先会将吸收的“养料”吸附到周围，为小黑洞提供进食的机会。小黑洞首先会将“养料”表层的气体进行吸收，随后附近的大黑洞将会把“养料”内部的物质的吸收，但是这种进食过程的前提就是大黑洞要负责吸引“养料”，就像饲养员一样要先准备好食物。另外科学家也表示，相同位置的大小黑洞之间的引力关系是这种进食方式的关键，但是目前还无法得知它们之间是否还有更紧密的联系。
荷兰阿姆斯特丹大学天文学研究所的研究人员萨拉·马尔科夫（Sera Markoff）是该项目的负责人，她表示，“一直以来，我们都认为事实（黑洞进食方式不同和大小黑洞之间的关系）应该如我们想的那样，但在最终数据结果出来之前，我们却只能称之为猜测。”爱因斯坦的相对论中曾经提出，黑洞无论大小都具有相似的属性，而这些属性则可以用于推测出不同类型的黑洞，而科学家这次的最新发现结果可以说是对爱因斯坦相对论的这一理论的有力印证。
据介绍，萨拉·马尔科夫与她的同事们使用了最先进的理论模型，将黑洞“进食”过程进行模拟和比较。美国马萨诸塞州科技研究院的迈克尔·诺沃（Michael Nowak）表示，“模型运转过程显示，M81中黑洞的‘进食过程’非常独特。”
| 我国科学家证实：银河系中心果真有超级黑洞 |
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| www.XINHUANET.com 2005年11月04日 09:06:23 来源：人民日报 |
银河系中心天区大视场图（中间最亮处就是超大质量黑洞所在之处）。
中科院上海天文台沈志强提供
黑洞模似图片
中国科学院上海天文台沈志强研究员领衔的国际天文研究小组，在经过8年的研究后，找到了银河系中心人马座A*是超大质量黑洞的确凿证据。
这一研究成果刊登在今天出版的英国《自然》杂志上。该杂志评价说：“这是天文学家第一次看到如此接近黑洞中心的区域，也终于找到了迄今为止最令人信服的证据，支持了‘银河系中心存在超大质量黑洞’的观点。”
人马座A*这个神秘射电发射源位于距离地球2．6万光年的银河系的中心，被公认为是研究黑洞物理的最佳目标。从1997年开始，沈志强和他的合作者，包括美国国家射电天文台台长鲁国镛、美国加州理工学院的梁茂昌、美国哈佛史密松天体物理中心的贺曾朴和赵军辉，将目光锁定这一天体，并最终测定人马座A*的直径大小仅为1．5亿公里，相当于地球公转的轨道半径，因此推算出该天体质量密度异乎寻常的高，比目前任何已知的黑洞候选者的密度，都至少要大一万亿倍以上，有力地支持了人马座A*存在超大质量黑洞的物理解释。
研究小组成功拍摄到的迄今为止最接近该黑洞的“射电照片”，是确定人马座A区域直径最有力的支持。从1997年开始，该国际研究小组利用位于北半球10个射电望远镜组成的阵列，展开大量观测，并用新方法不断提高观测精度，最终获得了世界上第一张3．5毫米波长的高分辨率图像。这是目前天文学中可提供的最高空间分辨率，也是人类第一次看到距离黑洞中心如此近的区域。
黑洞是研究宇宙起源的关键问题之一。根据黑洞理论，黑洞的密度是如此之大，以至于光都无法逃脱它的引力，因此从外表看，这种天体是全黑的。这使得天文学家寻找黑洞的工作十分困难，只能根据黑洞能够剧烈“吞噬”附近天体这一性质确定其存在，也使得如何从观测上证实黑洞成为现代天体物理学最具挑战性的课题之一。(曹玲娟)
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根据黑洞理论，黑洞是由大质量的恒星坍缩形成的。此时原来构成恒星的物质集中于一“点”，其密度趋向无限大，以至于光都无法逃脱它的引力。因此从外界看，这种天体是全黑的。由于黑洞的这一特点，使得天文学家寻找黑洞的工作十分困难。天文学家只能根据黑洞能够剧烈地“吞噬”它附近的天体这一性质，确定其存在。
通常黑洞有三种类型，一种是位于星系中央的“超级黑洞”，另一种是恒星级的黑洞，其质量大概有数十个太阳左右。还有是介于两者中间的“中等质量黑洞”。
白圈部分就是科学家论证的黑洞位置
在我们生活的银河系中心位置，藏匿着一个人肉眼无法看见的“超级黑洞”：它的直径与地球相当，质量却至少是太阳的40万倍。它“吞噬”周围的所有物质，连光也无法逃逸出去。利用国际最先进的地面望远镜阵列，上海科学家领导的一个国际小组成功拍摄到了迄今为止最接近该黑洞的“射电照片”。
今天出版的英国《自然》杂志刊登了这一重大成果，并专门配发了评论。主持此项工作的中科院上海天文台沈志强研究员说，这是现有观测条件下，确认银河系中心存在该“超级黑洞”的最令人信服的证据。这个黑洞位于人马座方向，距地球约26000光年。
据悉，早在上世纪30年代，天文学家就从理论上预言了黑洞存在，但由于它本身不发光，因此，如何从观测上证实黑洞成为现代天体物理学最具挑战性的课题之一。近几年来，包括“哈勃”等空间和地面大型望远镜已经遴选出许多“候选黑洞”，其中离我们最近的银河系人马座目标是各国天文学家竞相研究的热点。
从1997年开始，利用位于北半球10个射电望远镜组成的阵列，沈志强领导的国际小组展开大量观测，并用新方法不断提高观测精度。在5年中，无线电波的“视线”一步步接近该黑洞，最终获得了世界上第一张3.5毫米波长的高分辨率图像。
“这是人类第一次看到距离黑洞中心如此近的区域，确实令人兴奋”，沈志强说。通过观测，科学家们发现，这个“超级黑洞”不仅质量极大、体积极小，且密度也十分惊人，比现有的“候选黑洞”密度要大10000亿倍以上。
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根据黑洞理论，黑洞是由大质量的恒星坍缩形成的。此时原来构成恒星的物质集中于一“点”，其密度趋向无限大，以至于光都无法逃脱它的引力。因此从外界看，这种天体是全黑的。由于黑洞的这一特点，使得天文学家寻找黑洞的工作十分困难。天文学家只能根据黑洞能够剧烈地“吞噬”它附近的天体这一性质，确定其存在。
通常黑洞有三种类型，一种是位于星系中央的“超级黑洞”，另一种是恒星级的黑洞，其质量大概有数十个太阳左右。还有是介于两者中间的“中等质量黑洞”。 (张咏晴)
| 科学家发现隐身类星体 宇宙中遍布黑洞(图) |
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| www.XINHUANET.com 2005年08月15日 10:10:09 来源：新浪科技 |
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斯皮策太空望远镜捕捉到的宇宙中隐藏黑洞的图片，其中黄色亮点表示一个内含“类星体”黑洞的遥远星系，它的外围被一层宇宙气体尘埃紧密环绕。 近日国际天文学家通过美国宇航局斯皮策太空望远镜的一项最新观测结果，在宇宙中某一狭窄区域范围内，首次同时发现了多达21处却一直深度隐藏着的宇宙“类星体”黑洞群。
这一重大发现第一次从正面证实了多年来天文学领域有关宇宙中有数目众多的隐身黑洞广泛存在的推测。充分的证据使人们相信，在浩瀚的宇宙中，的确充满着各种各样未被发
现的巨大引力源泉--"类星体"黑洞群体。有关该项最新发现的详细内容，研究人员已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》杂志中。
“深藏不露”的类星体
我们知道在现实中的宇宙黑洞，由于其巨大的引力作用，连光线都被紧密吸引束缚，因而无法被人们直接观测发现。为确定黑洞天体存在的证据，天文学家通过研究发现，在黑洞周围的物质行为具有其特定行为：在黑洞周围的宇宙空间中，气体物质具有超高的温度，并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后，这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后，整个过程都会释放出大量的X-射线。通常正是这些逃逸出来的X-射线，显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往人们发现黑洞的最直接证据。
而另一方面，在一些格外活跃的超大型宇宙黑洞周围，由于其对周边物质剧烈的吸引和吞噬行为，还会在黑洞星体外围产生一层厚重的宇宙气体和尘埃云层，这便进一步增大了对黑洞体附近区域的观测难度，阻碍了天文学家对这些超大黑洞存在的发现工作。天文学上将这些极度活跃的黑洞定义为"类星体"。普通情况下，一个类星体平均一年总共吞噬的物质质量，相当于1000个中等恒星质量的总和。一般情况下，这些类星体距离太阳系都非常遥远，当我们观测到他们时已经是亿万年以后的现在，这说明此类黑洞的活动出现在宇宙诞生初期。科学家推定，这种黑洞正是在成长壮大中的宇宙星系前身，所以将其命名为"类星体"。
到目前为止，只有为数不多的几个"类星体"黑洞被发现，在浩瀚的宇宙深处，是否还有数量众多的其它类星体存在，仍有待人们进一步去发现，而天文学家在该领域的研究工作则完全依靠对宇宙内部X-射线的全面观测研究来予以证实。
“充满”了黑洞的宇宙
近日，来自英国牛津大学的阿里耶-马丁内兹-圣辛格教授在介绍其首次对宇宙间隐藏黑洞的发现时说，"从以往对宇宙X-射线的观察研究中，本希望能找到宇宙中大量隐藏类星体存在的证据，但结果确都不尽如人意，令人失望。"而近日根据美国宇航局NASA的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的最新观察结果，天文学家则成功穿透了遮蔽类星体黑洞的外围宇宙尘埃云层，捕捉到了其中一直暗藏不露的内部黑洞体。由于斯皮策太空望远镜能够有效收集能穿透宇宙尘埃层的红外光线，使得研究人员顺利地在一个非常狭窄的宇宙空间区域内，同时发现了数量多达21个早已存在却又"隐藏不露"的类星体黑洞群。
来自美国加州理工大学斯皮策科学中心的研究小组成员马克-雷斯在接受媒体访问时同时也表示，“如果我们抛开此次发现的21个宇宙类星体黑洞，放眼宇宙中的其它任何区域，我们完全可以大胆预测，必将有数量众多隐藏着的黑洞将会被陆续发现。这意味着，一如我们原先推测的那样，在不为人知的宇宙深处，一定有数量众多、质量超大的黑洞巨无霸，正借助着星际尘埃的隐蔽，在暗地里不断发展壮大着。”(Sabrina) |
银河系中心 黑洞
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