解思深

宇宙將永遠(yuǎn)膨脹下去，還是停止膨脹或開始收縮，要由宇宙的平均質(zhì)量密度決定?，F(xiàn)已觀測到的宇宙質(zhì)量的總和還不到阻止膨脹所需臨界質(zhì)量的1%，科學(xué)家認(rèn)為尚有90%以上的物質(zhì)沒有被觀測到。那些任何光學(xué)儀器無法觀測的“暗物質(zhì)”被李政道認(rèn)為是當(dāng)代科學(xué)的四大難題之一。

在美國天文學(xué)會第195次會議上，印第安納州圣母大學(xué)的本內(nèi)宣布：天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩個在銀河系漂游的具有恒星質(zhì)量的孤立黑洞。

本內(nèi)說：“這一發(fā)現(xiàn)顯示，黑洞是普遍存在的，很多質(zhì)量巨大的正常恒星在它們生命終結(jié)時都演化成黑洞而不是中子星?！彼鼈兛赡芫褪俏覀冮L期尋找的銀河系中“暗物質(zhì)”的一部分。這一發(fā)現(xiàn)顯示，恒星質(zhì)量黑洞的產(chǎn)生，不一定像傳統(tǒng)的恒星理論認(rèn)為的那樣，需要一個雙星系統(tǒng)的某種相互作用，巨大的孤立恒星坍塌后也可以產(chǎn)生黑洞。

黑洞是不能被直接觀測到的，只能通過間接的方法來認(rèn)證。天文學(xué)家之前發(fā)現(xiàn)的恒星質(zhì)量的黑洞都是圍繞正常的恒星運動，它的存在是通過對其伴星產(chǎn)生的效應(yīng)來確定的。而這兩個孤立的黑洞則是利用微透鏡探測技術(shù)，結(jié)合哈勃太空望遠(yuǎn)鏡超凡的分辨能力，直接通過觀察由它們極大的引力而引起的距離更遠(yuǎn)的恒星的光線彎曲發(fā)現(xiàn)的。

根據(jù)廣義相對論原理，光線在引力場中會發(fā)生彎曲現(xiàn)象。當(dāng)一個大質(zhì)量的物體從遠(yuǎn)處背景的恒星前經(jīng)過時，恒星的光線會發(fā)生彎曲，形成兩個分離的恒星影像。不過對恒星質(zhì)量的黑洞而言，彎曲的角度太小了，還不到哈勃望遠(yuǎn)鏡分辨率的1/100，是無法觀察到的。但這種彎曲作用就像一個強大的凸透鏡，將光線會聚，使恒星影像變亮。這種被稱為引力微透鏡事件的現(xiàn)象，就是微透鏡探測技術(shù)的原理。

天文學(xué)家對銀河系中心進(jìn)行了觀測，那里恒星非常密集，增加了發(fā)現(xiàn)引力微透鏡事件的機會。1996和1998年，位于澳大利亞堪培拉的一臺直徑為1.3米的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，另外直徑為0.9米和1.9米的兩臺望遠(yuǎn)鏡也隨即對其進(jìn)行了更精確的觀測。這兩個事件持續(xù)的時間是罕見的，分別達(dá)到800天和500天，這表明引起透鏡作用的物體有很大的質(zhì)量。

通過仔細(xì)分析可知，每一個引起透鏡作用的物體的質(zhì)量約是太陽的6倍。如果假設(shè)它們是這個質(zhì)量的普通恒星，那就應(yīng)該比遠(yuǎn)處的背景恒星亮得多。而且這個質(zhì)量太大了，不可能是白矮星或中子星，因此只有黑洞才是最合理的解釋。

1999年6月15日，哈勃望遠(yuǎn)鏡清晰地識別到了在1996年事件中被施加透鏡作用的恒星，并對事件發(fā)生后的亮度進(jìn)行了精確測量。它拍攝的照片顯示，被施加透鏡作用的恒星交疊在一起，以至分辨率較低的地面望遠(yuǎn)鏡無法將它們分開。同時哈勃望遠(yuǎn)鏡還進(jìn)一步對黑洞的質(zhì)量作出了更精確的估計。

1998年的事件更亮，天文學(xué)家通過地面望遠(yuǎn)鏡就能夠確定被施加透鏡作用的星體的亮度，但還有待哈勃望遠(yuǎn)鏡進(jìn)一步確認(rèn)。

目前在銀河系中心方向已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了300多個被認(rèn)為是引力微透鏡現(xiàn)象的事例。持續(xù)時間較長的可能是由于“透鏡”質(zhì)量非常巨大，或是“透鏡”和光源之間的相對速度較慢引起的，但具體情況須要通過獲得更多的信息后才能確定。