在許多科幻小說和電影中，黑洞是一個(gè)超級(jí)神奇的存在，是有著吞噬一切物質(zhì)力量的“神秘天體”。近年來，這種引力極其強(qiáng)大、存在于宇宙空間中的致密天體，正通過日益先進(jìn)的科學(xué)觀測(cè)和研究，緩緩走進(jìn)人們的視野。
近日，英國(guó)劍橋大學(xué)研究人員領(lǐng)銜的國(guó)際團(tuán)隊(duì)利用美國(guó)詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到一個(gè)可追溯到宇宙大爆炸后約4億年的黑洞，其質(zhì)量高達(dá)太陽的幾百萬倍。研究稱，這是迄今發(fā)現(xiàn)的最古老黑洞。
“這一新發(fā)現(xiàn)讓我們看到，在如此早期的宇宙，就發(fā)現(xiàn)了如此大質(zhì)量的黑洞，這對(duì)現(xiàn)有的黑洞演化理論是一個(gè)挑戰(zhàn)。而且這個(gè)黑洞是存在劇烈吸積活動(dòng)的，所以從黑洞吸積盤所發(fā)出的光可以被我們看到。”清華大學(xué)副教授、天文系副主任蔡崢對(duì)此表示。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型理論，超大質(zhì)量黑洞由死亡恒星的殘骸形成，這些恒星坍塌后可能形成一個(gè)質(zhì)量約為太陽100倍的黑洞。如果以模型預(yù)期的方式增長(zhǎng)，這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的古老黑洞需要約10億年才能“長(zhǎng)大”到望遠(yuǎn)鏡所能觀測(cè)到的規(guī)模。
“但這個(gè)黑洞增長(zhǎng)得太快了，在宇宙大爆炸后僅4億年就長(zhǎng)這么大，這對(duì)種子黑洞的質(zhì)量和增長(zhǎng)速率都是極大的挑戰(zhàn)，基本接近數(shù)值模擬的極限才能長(zhǎng)成這么大的黑洞。這讓我們對(duì)早期宇宙大質(zhì)量黑洞的研究有了新的參照。”蔡崢說。
近年來，隨著先進(jìn)望遠(yuǎn)鏡設(shè)備的應(yīng)用及計(jì)算能力的提升，越來越多的黑洞正被揭開神秘面紗。
黑洞到底是什么？為什么我們要觀測(cè)和研究黑洞呢？
“黑洞就是宇宙中質(zhì)量壓縮到不能再壓縮、密度極大的一種東西，它的引力足夠大，以至于光都跑不出去，但它里邊到底是什么我們還不得而知，因?yàn)槿魏我阎奈镔|(zhì)都無法承受黑洞引力造成的壓強(qiáng)，物質(zhì)一旦進(jìn)入黑洞，一般沒法出來。”蔡崢說。
黑洞也是一個(gè)星系生長(zhǎng)的發(fā)動(dòng)機(jī)。由于具有巨大的吸積作用，黑洞不斷把周邊天體吸進(jìn)來，不斷“吞食”周邊物質(zhì)，其吸積盤通過高密度旋轉(zhuǎn)、核反應(yīng)等，不停制造重元素，一些重元素又被巨大的光壓推到整個(gè)星系。這些重元素最終冷卻了整個(gè)星系的溫度，讓恒星、行星得以形成。
“萬事萬物，大到星系的形成，小到生命的誕生，都跟星系中心的超大黑洞有很大關(guān)系。黑洞是宇宙中的奇點(diǎn)，也許能幫我們回答極其深刻的時(shí)空問題。”在蔡崢看來，探測(cè)和研究黑洞有助于人們了解宇宙中最早期巨型黑洞的成長(zhǎng)機(jī)制、宇宙引力波現(xiàn)象的產(chǎn)生和變化規(guī)律，以及宇宙最初形成及其基本物理規(guī)律。
令人遺憾的是，長(zhǎng)久以來，黑洞到底是由什么組成，至今仍然是一個(gè)謎。而這樣的神秘感也激發(fā)了創(chuàng)作者們對(duì)于黑洞的無限靈感與想象力，在影視作品里為人們構(gòu)建起令人驚嘆的黑洞內(nèi)外部影像。
“對(duì)于活躍（正在吸積）的黑洞，目前科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)100多萬個(gè)了。但此次發(fā)現(xiàn)這么早的黑洞確實(shí)不多。我們希望能夠在宇宙更早期找到更多的大黑洞，盡早揭示黑洞和星系的形成與演化之謎。”蔡崢說。
（新華社記者魏夢(mèng)佳）