黑洞可能是最能激起我们好奇心的宇宙天体,然而,黑洞究竟是什么呢?我们不妨做一个比喻,如果你将一根棒球棒截在充气垫上,会导致什么结果?它会产生一个波状窝。质量巨大的物体,无论它有豌豆大、有人大,还是有一颗行星那么大,都会像棒球棒弯曲充气垫一样使周围的空间大大被弯曲。一个质量足够大的物体被挤压进一个足够小的空间内,它会将周围的空间弯曲到这样一个程度:任何进入这个空间的物体(包括光)都无法再从黑洞中逃逸出来。

我们可能将黑洞比喻的过于简单了。然而,黑洞也确实并不复杂,对于今天的天文学家来说,它不过是个普通天体。但在30年前,无人知道黑洞是否真的存在,现在,它似乎又无处不在。在我们银河系中心就旋转着一个相当于太阳质量250万倍的超巨黑洞。事实上,宇宙中的大部分星系都有一个超巨黑洞,其质量相当于太阳的几百万倍,甚至是几十亿倍。超巨黑洞在许多最令人神往的宇宙天体物理学中发挥着极其重要的作用。例如:当一个星系环绕着一个中心超巨黑洞旋转时,很多自由漂移的气体就会掉入黑洞强大的引力井中,就像水被困在旋涡里一样,形成一个厚厚的旋转盘。黑洞及旋盘的内部转速非常快,从而形成一个以近于光速的速度向外喷射强大粒子流的宇宙发电机。当粒子流撞人星际物质时,它们就会发射射电波,从而形成一个长达几千甚至是几百万光年的巨大光柱(一光年相当于9.66万亿公里)。这些闪着明亮光芒的星系在一秒钟内发射的能量常常比太,阳在100万年内发射的能量还要多。天文学家将其称为射电星系。

大部分射电星系有一对对称的从粒子流中向外延伸出来的射电柱,射电柱与气体旋盘成直角,位于黑洞的中心。大约5%的射电星系长有“翅膀”——第二对从同一个中心延伸出来的光柱,但却指向不同的轴心。结果是形成了一个X形射电结构,这一现象令天文学家迷惑不解。直到最近,也没有哪一位天文学家能够解释这对“翅膀"是怎样形成的。

大卫 · 梅里特博士和罗纳德D · 艾里斯博士最近做了一个似乎合理的解释,他们认为这一现象是黑洞!相互吞噬的结果。星系之间偶尔也会发生碰撞和合并,结果是产生了一个拥有两个超巨黑洞的星系。渐渐地两个黑洞会移向合并星系的引力中心。如果两个黑洞发生碰撞,较大的一个会吃掉较小的一个,一个更大的新黑洞会在一个新的轴心上旋转(比如两个在冰上做旋转运动的滑冰者撞在一起后,两人合并后的旋转轴会与先前两个各自的旋转轴完全不同)。如果两个黑洞在碰撞前都发射射流,合并后的黑洞!也会发射射流,但是在一个完全不同的方向上发射。几百万年后,新射流会点亮一对新射电柱,然而这些射流也会长出翅膀,仍然闪光,但与以前相比,射电柱的位置发生了位移。

梅里特和艾里斯通过黑洞相互吞噬模式总结了一条经验式结论:如果射电星系出现了翅膀,那就说明超巨黑洞发生了碰撞。这一结论也许下的有点过早,天文学家长期以来认定这种碰撞肯定会发生,但实际情况也许未必如此。

至少有一组科学家对梅里特的研究结果进行了认真而仔细的研究。根据爱因斯坦广义相对论,引力会使空间发生颤动和晃动,其原理就像一块石头扔在池塘里会激起许多涟漪一样。天文物理学家一直在设法探测这种“重力波”,但是来自宇宙的涟漪,即使是最剧烈的震动也未能探测到。根据梅里特和艾里斯对于翅膀型射电星系的最新解释,这种碰撞在宇宙中大约每年会发生一次。如果将来的研究能证实这一结果,超巨黑洞间的碰撞很快就能帮助重力波天文学家打开一扇研究空间和时间作用机制的奇妙新窗口。

[American Maseum & Natural History,2003年8月号]