一个超大质量黑洞吞噬一颗恒星，黑洞的“进餐时间”

科学家于2016年5月宣布，观測到一个黑洞吞噬一颗恒星。不止一次科学家在怀疑，在我们所在的银河系的中心，也潜伏着一个超大黑洞，它撕碎恒星，上演着一幕幕“宇宙谋杀大戏”。

科学家于2016年5月宣布，检测到一个黑洞吞噬一颗恒星。这个超大质量黑洞潜伏在距地球27亿光年的一个星系的中央，不幸的恒星因太过靠近黑洞，被黑洞的引力之手抓住并撕碎。这也是科学家首次观察到恒星被以如此方式消灭。

科学家认为，在大多数星系中心都潜伏有质量为太阳的数百万倍乃至数十亿倍的超大质量黑洞，这些庞大的“魔兽”守株待兔，直到那些不怀戒心的受害者，例如一颗恒星，游弋到距离黑洞足够近的地方，被极其巨大的黑洞引力蹂躏至粉身碎骨。

科学家运用地面和空间望远镜观測到，当这颗恒星被黑洞引力撕裂时，它的部分残骸坠入黑洞，其余部分则以高速喷射，喷射的气体中大多数是氦，氢则很少科学家由此判断，这颗被“屠宰”的恒星是被剥离了大气层的、富含氦的恒星核。

这次观測为揭示黑洞周围的严酷环境和围绕黑洞转的恒星类型提供了线索科学家相信，这颗恒星的氢包层在很久以前就被黑洞掀走，它在被撕碎之前已到生命末期。在消耗掉自身的大部分氢燃料后，它很可能已膨胀为一颗红巨星。它此前有可能一直在高度偏离正圆的轨道上环绕黑洞，其中一次因太靠近黑洞而被剥离掉膨胀的大气层。恒星残余继续在黑洞周围的行程，直到最终葬身黑洞。科学家预測，在银河系中也有被剥离了大气层的恒星在环绕银心黑洞，但恒星与黑洞之间如此近距离的相遇大约每10万年才会发生一次。

为了观測这次黑洞“谋杀”，科学家监測了几十万个星系，目的是找到一次来自于先前处于休眠状态的星系中央黑洞的紫外光爆发。早在2010年，他们终于发现了这样一次闪亮。它在一个半月后才达到亮度最大值，此后一年里亮度逐渐减弱。这次变亮事件很像是超新星的能量爆发，但达到巅峰的步伐慢得多。

科学家推算出这个黑洞的质量是太阳的几百万倍，和银心黑洞的大小差不多。分光镜观測显示，黑洞正在吞噬大量氦。分光镜把光线分解成彩虹色，从而揭示物体的特征，例如温度和气体组成。

发现银心“魔兽”

在距离地球25000光年多一点点的地方，是宇宙的一块神秘之地——银心（或者叫银核），即我们所在的银河系的中心。

科学家一直都怀疑，在恒星们相互碰撞、并被尘埃掩盖的银心，潜伏着一个具有400万倍以上太阳质量的超大黑洞，它撕碎恒星，上演着一幕又一幕扭曲时间和空间结构的“宇宙谋杀大戏”。这个魔兽般的黑洞被科学家命名为“人马座A*”。

尽管科学家相信在每个星系的中央都存在超大质量黑洞，但直到最近，他们才通过观察银心附近的恒星，证实了银心“魔兽”的存在。

然而，最近的观測结果又带给我们新的惊奇和疑惑：在银心这片太空区域，只包含一些年轻的恒星，全然不见较古老的恒星。

对银心的扫描显示，那里有数十颗年轻恒星，它们的蓝光强度很高，以至于穿透了尘埃的层层包裹。科学家过去认为，大量的更古老的恒星所发出的微弱光线被年轻恒星的光芒所掩盖，所以我们能观察到的恒星不过是恒星世界的“冰山一角”。然而，随着三组科学家各自独立使用红外望远镜扫描银河系，这种看法遭到质疑：科学家观察到成千上万颗古老的恒星，但在观察距离银心很近的区域时，却发现恒星的数量骤降，比如在一块直径达3光年的太空地带竟然罕有恒星。

寻找失踪恒星

这真是一大惊奇，科学家一直认为“人马座A*”周围的引力场很强大，足以在数十亿年里牵引很多恒星来到它的附近，但实际上银心远没有那么多恒星。那么，这些恒星到哪里去了呢?

最平常的解释是：即便最先进的红外望远镜的灵敏度也不足以捕捉这些遥远恒星的弱光。而一种更激动人心的解释则是：与科学家之前观測过的其他区域都不同，银心是由难以看见的超致密天体组成的，例如中子星以及超新星爆发留下的恒星质量的黑洞。如果后一种推測无误，就暗示形成于银心的大多数恒星都具有大质量，它们最终都以超新星爆发的形式结束自己的生命。但这种解释也有问题，主要在于：这些大质量恒星不会孤独生长，少数不那么大质量的恒星应该成长于银心，而这些恒星在生命终期会变成明亮的红巨星，它们应该很容易被观測到，可科学家为什么没能看见红巨星呢?一种奇异的解释是：这些红巨星全都被恒星质量的黑洞吃掉了!但这种情形应该也很难出现，因为如果银心原本存在100万个太阳质量的物质，要想把它们全部消灭，就需要更多的恒星质量的黑洞。

于是，有了一个更奇异的解释：在过去某个时间，银河系与另一个星系合并，后者自己的超大质量黑洞吞噬了银河系的一部分恒星。

按照这个理论，“人马座A*”或许应该对它周围的恒星真空负责——任何迷途走入一个超大质量黑洞周围约5光分(光在1分钟内走过的距离称为1光分)范围的天体都会被黑洞撕碎，这可能正是那些失踪恒星的命运。

获取直接证据

科学家推測，随着时间推移，环绕“人马座A*”的恒星的轨道会变得越来越长、越来越窄，当恒星足够靠近黑洞时，就会被黑洞吸入。但是，请别忘了，直到现在，科学家对于银心黑洞的存在也只有间接证据——他们之所以知道银心潜伏着一头“魔兽”，是因为它的巨大引力影响着附近恒星的移动，而这头“魔兽”的真实身份最有可能就是黑洞。那么，如何才能获得直接证据以证明银心“魔兽”的真实存在呢?科学家必须足够“靠近”它。

幸运的是，一系列新技术正在让科学家能够这样做。被认为有潜质的技术是超长基线干涉測量，它把来自于分散在全球的射电望远镜的信号集中起来，模拟一部像地球一样巨大的射电抛物面天线，这部虚拟天线能更好地分辨天体的细节。但是，科学家迄今为止对“人马座A*”拍摄的最好的图像也只能算模糊不清，无法辨识超大质量黑洞的最明显特征——视界。所谓视界，是指黑洞周围的一个界限，只要进入了这个界限，包括光线在内的任何物质都会坠入黑洞而无法逃逸。银心黑洞的视界直径约为1500万千米，这个长度是太阳与地球之间距离的1／10。科学家悲观地指出，尽管超长基线干涉測量是一种有希望的技术，但它仍不足以清晰描绘银心视界。

德国和美国各有一组科学家有一种清晰探測“人马座A*”的方法：观測环绕这个黑洞的个体恒星。他们一直在观測在银心周围100光日范围内环绕的20颗超级明亮的恒星，其中一颗被称为S2、质量为太阳的20倍的重量级恒星备受关注。之所以如此，是因为S2是唯一被观測到完整环绕银心的恒星，环绕一次耗时15年(科学家由此计算出银心超大质量黑洞的质量是太阳的430万倍，这只比以往的估计值大了一点点)。

科学家希望通过观察像S2这样的恒星来提供银心黑洞存在的直接证据，并由此检验有关黑洞的一个最流行理论——无属性定理。该定理认为，黑洞在本质上很简单，仅用其质量以及旋转方式和速度就足以描述。根据广义相对论，恒星最接近银心的位置应该越来越远离银心。如果无属性定理是正确的，那么这种岁差将只取决于黑洞的质量和旋转速度，与其他任何因素都无关；而如果能同时跟踪两颗恒星，利用两星的轨道之间的关系来抵消黑洞质量，那么岁差就只由黑洞的旋转速度来决定了。如果最终发现岁差依赖其他更复杂的因素，那么无属性定理就是错的。

科学家还希望从事意义更加深远的工作：測试爱因斯坦的引力理论——广义相对论。对于已被探測过的行星、恒星和星系而言，广义相对论都轻易通过。但在黑洞的极端引力场中(时间和空间在这里被扭曲到极端程度)，相对论还未被检查过。科学家希望通过观測物质究竟是怎样坠入黑洞的，最终查明黑洞的特性是否符合广义相对论的描述。

有望揭示真相

測试相对论的另一种方法是使用脉冲星。

脉冲星是超新星爆发的超致密残余，它们的转速极快，每转一圈都以无线电波的“灯塔光柱”形式扫掠太空。这让脉冲星成为绝妙的计时器。如果银心存在脉冲星，科学家或许就能捕捉到另一个相对论效应——引力时间膨胀，即时间在一个大质量物体周围扭曲的时－空中变慢。如果观察到这个现象，就是大质量黑洞存在的证据。

脉冲星本质上相当微弱，在尘埃笼罩的银心探察脉冲星可谓困难重重，但科学家已开始努力探察银河系中的所有脉冲星，他们也对在银心附近探察到脉冲星抱有希望。

迄今为止，广义相对沦仍未面临威胁。S2是迄今唯一已知轨道距离“人马座A*”在1光日以内的恒星。要想真正探測这个超大质量黑洞周围的时－空，就需要观測多得多的如此靠近银心的恒星。

为实现这个目标，科学家正在升级双10米口径“凯克”望远镜(位于美国夏威夷)的红外干涉仪。与此同时，他们还在建造一部叫做“引力”的仪器，它将合并由“特大望远镜”(位于智利帕拉纳)的四部望远镜收集的近红外光，以前所未有的高分辨率測量微弱天体。科学家希望，“引力”将让他们能观測在仅几倍于黑洞视界直径的范围内运行的恒星。预计“引力”将在2013年投入运作。

数十亿年来，银河系一直在隐藏自己的最大秘密。再等几年吧，那时科学家可能就会最终揭示银心超大质量黑洞的真相。