黑洞地位本是宇宙秩序建筑师  数百万恒星构成宇宙喷泉

徐东胜（北京未来巨人）转载

黑洞地位被彻底颠覆 本是宇宙秩序建筑师

2010-01-07 08:18 作者:转载文章

科学家认为，黑洞的新身份具有“创造的力量”

据国外媒体报道，一直以来，黑洞在宇宙中因具有湮灭一切的力量而闻名。其实黑洞也具有“创造的力量”，有证据表明：黑洞给大爆炸后产生的杂乱物质带去了秩序，是名副其实的宇宙秩序建筑师。

一直以来，黑洞就被认为是破坏的代言人，被科学家归于星系或恒星副产品的名号下。但是现在，科学家们正在重新调整思路。科学家认为，黑洞的新身份具有“创造的力量”，在大爆炸不久之后就产生了。来自佩恩州的天体物理学家李悦新表示：“我们认为，黑洞在创造宇宙现今结构中扮演着本质性的作用。

过去，科学家认为黑洞是宇宙中扭曲了的时空区域，但是在2009年8月，来自斯坦福大学科维理粒子天体物理学和宇宙学研究机构的研究人员在超级计算机上对宇宙早期的情景进行了模拟，并描绘出了早期黑洞旖旎的景象，真实的展现了黑洞是如何扮演宇宙秩序建筑师角色的。

早期黑洞来自于类星体。类星体，即宇宙中{dy}批产生的恒星在宇宙大爆炸2亿年后产生。类星体的质量大概有太阳的100倍。这些类星体燃烧十分激烈，仅仅在几百万年的时间里就耗光了氢燃料。由于没有足够的氢燃料产生能量来和类星体内部自身的拉力相抗衡，于是这些类星体就开始坍塌，直到星体的质量被压缩到一个无限的奇点上。

{dy}代黑洞和我们现今在星系中心观测到的黑洞相比显得十分微小。{dy}代黑洞的增长十分缓慢，由于类星体激烈的燃烧吹走了附近的气体，因此黑洞没有可以吸入的物质。{dy}代黑洞在将近2亿年里的时间里只增长了1%的体积。然而，这些早期黑洞在控制恒星形成上却起到了重要作用：物质在落入黑洞时产生的辐射能把周围的气团加热到2760摄氏度。在这样的温度下，气体很难凝聚，合并。科维里研究计划领头作者马赛罗·阿尔瓦瑞兹(Marcelo Alvarez) 表示：“在这样的气体中，恒星很难形成。”

2007年，科学家发现了一个大爆炸8400万年后产生的黑洞。该黑洞的质量是太阳质量的十亿倍，是迄今为止科学家发现的最早，距离最远的黑洞(黑洞本身是看不见的，科学家可以通过观测落入黑洞前被加热的气体来观测黑洞)。2009年9月份，一个研究小组称在该黑洞周边发现了一个巨大的，正在形成中的星系。这个发现给人们带来了疑惑。宇宙大爆炸4000万年后，宇宙中充满了分散的星体，以及小型黑洞。然而，仅仅在5000万年后，各星系中就嵌入了巨大的黑洞，变化为何会如此之快？

研究表明，早期黑洞被一圈看不见的高密度物质环封在了内部，这些物质的质量比黑洞本身还要大上数十倍，甚至是数千倍。黑洞和高密度物质构成了原星系，原星系后来则发展出了我们今天知道的星系团。在原星系高频率，激烈的塌缩中，包裹在内部的黑洞通过合并，或是吸入新物质经历了急剧的增长。在8000万年的时间里，一颗太阳质量100倍大小的黑洞演化为了一颗太阳质量十亿倍大小的黑洞，在密度更高一些的区域，这个增长可能更快。

李的电脑模拟显示，在这个过程中，黑洞开始变得能和恒星友好相处。合并的原星系产生的冲击波压缩了大片的气团，这样大范围的恒星诞生开始了——即便在曾经是黑洞辐射范围内的区域，在极短的时间内，黑洞就完成了由光线终结者到能孕育新恒星的超质量星系的转变。

2009年4月份，李悦新的一名同事发现了一颗爆炸中恒星产生的能量爆发，这很可能是宇宙诞生6300万年后一颗类星体在坍缩形成黑洞过程中产生的能量爆发。哈勃后继者、詹姆士·韦伯空间望远镜(James Webb Space Telescope)将于2014年开启，以完成对宇宙更深地方的观察。

很快，天文学家就能对宇宙早期进行直接观测了。那时，黑洞在宇宙中十分重要，能给大爆炸后产生的无形无序带来秩序。(嘟嘟/编译)

来源：雅虎论坛

http://yxk.cn.yahoo.com/articles/20100107/1otj.html

盘点哈勃经典太空照：数百万恒星构成宇宙喷泉

【五彩苍穹】 这个壮观的行星状星云“NGC 2818”包含了一颗被赶到星际空间的恒星的外层。在此图中，处于中心位置的恒星不断抛射燃料，用以维持中心地带的核反应，与行星状星云周围的发光气体一同构成了“众星捧月”之状。这张照片摄于2008年11月，“哈勃”太空望远镜利用广角行星相机2捕捉到这一罕见一幕。图中的各种颜色表示来自NGC 2818行星状星云的各种喷射物：红色代表氮气，绿色代表气体，蓝色代表氧气。

【狂躁银河系中心】 这是一张银河系中心的彩色红外合成图，展现了新的超大质量恒星以及围绕周围300光年距离核心处旋转的炽热电离气体复杂结构的{zx1}细节。合成图将“哈勃”太空望远镜的近红外相机和多目标分光仪(NICMOS)拍摄的照片与以前“斯皮策”太空望远镜捕捉的彩色照片组合在一起，生成迄今银河系中心最清晰的红外照片。在可见光下，银河系核心区域因尘云而显得十分模糊，但红外光仍穿透了层层迷雾。在这一距离下——距地球2.6万光年，“哈勃”太空望远镜揭示了大小只是太阳系二十分之一的天体的惊人细节。

【四星穿越】 2009年2月24日，“哈勃”太空望远镜拍到土星的四颗卫星从土星前面经过的壮观照片。从这个角度看，橙黄色卫星土卫六在土星北极表面投下了巨大的阴影，而在环面附近，处于左侧的土卫一则在土星赤道云雾弥漫的顶部投下了更小的阴影。再往左侧，土星盘面附近，是更为明亮的卫星土卫四和更为昏暗的卫星土卫二。这长照片是“哈勃”太空望远镜用广角行星相机2拍摄的，当时土星距地球大概7.75亿英里(约合12.5亿公里)。

【“天籁之桥”】 UGC 8335是两个纠缠在一起的螺旋星系。这种相互作用通过一个“物质桥梁”将两个星系统一起来，从天体的外层部分猛拉两个由气体和恒星构成的弯弯曲曲的尾巴。两个星系的中心都展现出一个个尘埃带。UGC 8335位于大熊星座内，距离地球大约4亿光年，为阿普《特殊星系图集》中的第238个星系。

【瓣状星云】 在这组用“巡天先进相机”拍到的照片中，“哈勃”太空望远镜于2005年初捕捉到“回力棒星云”(Boomerang Nebula)的分散光。这个反射的尘云和气体具有两个近乎对称的“物质波瓣”，正从位于中央的恒星喷射而出。每个“波瓣”的长度都达到近一光年，而总长则是距离太阳最近的邻居——阿尔法半人马座——长度的一半。阿尔法半人马座距太阳大概4光年，回力棒星云距地球5000光年远。“哈勃”太空望远镜的高清照片可以解析同中央恒星极为接近的“回力棒星云”的图案和涟漪。从地面是看不见这颗恒星的。

【“创造之柱”】 此图是美宇航局“哈勃”太空望远镜拍摄的可见光和红外光照片，显示了恒星在混沌的“船底座星云”中诞生的画面。船底座星云由气体和尘埃构成，位于船底座以南，距离地球7500光年。在这张图中，一个3光年长的柱子顶部沐浴在照片顶部附近炽热、超大质量恒星散发的光芒中。来自这些恒星的炽热辐射和强风(带电粒子流)正在形成柱状物，使得新恒星在其中形成。 我们可以看到，气体和尘埃流从柱状结构顶部不断流动，栖身于这个稠密结构的是刚刚形成的恒星。它们之所以在此图中看不到，是因为被气体与尘埃层所覆盖。虽然恒星本身看不见的，但其中一颗仍提供了存在的证据。稀薄的物质在柱状物中心黑色边缘左侧和右侧来回移动，它们是年轻恒星产生的喷射物的一部分。再往远处，我们可以在右侧看到喷射流，由一组组薄云所构成。在喷射物右侧相似的距离，可以看见一些小块薄云。据天文学家估计，喷射物以每小时85万英里(约合每小时137万公里)的速度高速移动。喷射物的总长大概是10光年。

【相拥星系】 “VV 705”或“马卡林848”(Markarian 848)由两个看似拥抱在一起的星系构成。两个由气体和恒星构成的长而弯曲的手臂从中心区域伸出，每一个都有两个核心。一条以顺时针方向弯曲的手臂伸向此图的顶部，形成了U形弯，并与另一条从下面以逆时针方向弯曲的手臂交错在一起。两个核心之间的距离为1.6万光年，据认为正在合并中。“马卡林848”位于牧夫星座内，距离地球大概5.5亿光年远。

【璀璨星光】 这是半人马座欧米伽球状星团与两百万颗恒星的光芒交相辉映的壮观景象。整个星团包括1000万颗恒星，是围绕银河系旋转的200个球状星团中数量最多、质量{zd0}的球状星团之一。半人马座欧米伽球状星团距离地球1.7万光年远。这张照片是在2002年6月拍摄的。

【xx圆盘】 “梅西耶104”(Messier 104)或阔边帽星系(Sombrero galaxy)具有璀璨的球根状核心，被稠密的尘埃带所包围，构成了整个星系的螺旋状结构。正如从地球上看到的情况，阔边帽星系向侧面翘起。我们可以从相对于这个螺旋状星系的赤道平面以北6度欣赏。在+8这一相对明亮的星等下，阔边帽星系刚好在肉眼的能见度极限之外，但使用小型望远镜可轻易看到。它处于室女座星系团最南端，是这一系统(相当于8000亿个太阳)中质量{zd0}的天体之一。阔边帽星系直径为5万光年，距离地球2800万光年。X射线喷射物表明，有物质落在其紧凑的核心地带，那里有一个质量相当于10亿个太阳的黑洞。在19世纪，天文学家认为阔边帽星系只是一个发光气体围绕年轻恒星的侧向盘面，一定程度上可说明太阳系的起源。但是在1912年，天文学家斯莱弗(Slipher)发现这个帽子状的天体显然正以每秒700英里(约合每秒1127公里)的速度离地球远去。这种巨大的速度为“阔边帽”其实是另一个星系，而宇宙在向四面八方膨胀等事实提供了最早的线索。

【黑色星际云】 美宇航局“哈勃”望远镜拍到了黑色星际云可怕、纤细的卷须状物体，由于昴宿星团中最明亮的恒星之一突然经过，使得黑色星际云遭到破坏。就像是手电筒的光束照亮山洞的墙壁一样，这颗恒星将光反射到夹杂着尘埃的黑色气云的表面上。这些被称为反射星云。

【蝴蝶状星云】 两个外形很像蝴蝶翅膀的天体结构正在扰动“气体锅炉”，将其加热至超过3.6万华氏度。气体以每小时60万英里的速度将整个空间撕成两半——这一速度足以让我们在24分钟内从地球到达月球。一颗质量曾经是太阳质量5倍的垂死恒星位于这个“锅炉”的中心地带。它已向外喷射完了气体，现正在释放令抛射物质发光的紫外辐射流。这张照片是由“哈勃”太空望远镜用“广角相机3”(WFC3)拍摄的，行星状星云被命名为NGC 6302，位于银河系的天蝎星座内，大概距离地球3800光年远。 在今年5月的航天飞机飞行任务中，美宇航局宇航员给“哈勃”望远镜安装了“广角相机3”，后者不久即在7月28日以紫外光和可见光拍到NGC 6302行星状星云的照片。发光气体是恒星的外层部分，在大约2200年的漫长过程中不断向外膨胀。通过从NGC 6302行星状星云的氮气、氧气、氦气、氢气和硫磺中分离排放物的过滤器，科学家制作出这个合成图。

【暗物质魅影】 一个国际天文学家小组通过“哈勃”太空望远镜发现了鬼魅般的暗物质环状物，这些暗物质形成于很久以前的两大星系团之间的大碰撞。这是天文学家{dy}次发现暗物质分布明显不同于普通物质分布的证据。这张照片显示的是“哈勃”巡天先进相机捕捉的星系团Cl 0024+17(ZwCl 0024+1652)。从照片上可以看到昏暗、遥远的背景星系，星系散发的光因星系团Cl 0024+17强大的引力场而弯曲。天文学家通过绘制受干扰光的图谱，并利用其去推断暗物质在星系团中的分布情况，发现了这个暗物质环形物。其中一个背景星系是图中最显著位置的黄色星系团距离的两倍，并分成5个不同的弧形部分(呈蓝色)。

【五彩迷宫】 代号“IC 4593”的行星系星云位于武仙星座以北，距离地球大约7000光年，迷宫般的绚丽外形揭示了一颗质量同太阳相仿的濒死恒星喷射的发光气体随时间显著变化过程。在数千年的漫长岁月中，气云不断向外扩展，行星系星云也越变越大。来自这颗恒星的紫外光深入到气体中间，使氢气和氧气发出更耀眼的光芒。这张照片是“哈勃”望远镜通过广角行星相机2在2007年2月拍下的。

【“宇宙喷泉”】 这是一个交错在一起的结构奇特的星系系统，取名为“阿普194”(Arp 194)，由多个星系及向四周延伸10万光年的恒星、气体、尘埃等“宇宙喷泉”组成。“阿普194”以北(左侧)拥有随意的、布满尘埃的螺旋臂、亮蓝色恒星形成区以及至少两个星系核心。这两个星系核心看上去连在一起，处于合并的早期阶段。第三个、也是相对常见的螺旋星系出现在右侧附近。“阿普194”星系系统以南(靠下处)则包括了一个大型螺旋星系，该螺旋星系也有自己的蓝色恒星形成区。但是，这个星系系统最令人赞叹不已的部分是从北侧延伸出来的蓝色物质流。这个“喷泉”含有结构复杂的超级星团，每个超级星团可能又由数十个年轻星团构成。蓝色是由令每个星团的光芒相形见绌的炽热、超大质量恒星产生的。“宇宙喷泉”总共由数百万个恒星构成。这些年轻星团可能是因位于“阿普194”星系系统北侧的星系之间相互作用产生的。星系相互作用中的气体挤压可以提高恒星形成速度，在合并系统的恒星形成过程中产生耀眼的爆发。“阿普194”位于仙王座，距离地球大概6亿光年远。

【气态空腔】 这张照片展现了一个称为“NGC 3324”的恒星形成区内巨大的气态空腔边缘。高强度紫外辐射和多个年轻炽热的恒星散发的恒星风，xx勾画出发光星云的奇特外形。位于此图外侧、星云中央位置的超大质量恒星束使得星云电离化和空腔被挖空。照片还集中展示了由冰冷气体和尘埃构成的黑色“高塔”，俯视下面的发光气体。顶部稠密的气体抗击着来自中央恒星的炽热紫外辐射的“入侵”，生成了一个指向能量流动方向的“高塔”。从NGC 3324内年轻炽热的恒星中喷射而出的高能辐射，通过不断缓慢侵蚀星云壁，赋予其奇特的造型。NGC 3324恒星形成区位于船底座星云(NGC 3372)的西北角，锁眼星云(Keyhole Nebula)和活跃的、不时爆发的海山二星(Eta Carinae)也都处于这个星云。而整个船底座星云结构都位于船底座内，距离地球大约7200光年。

【史蒂芬五胞胎星系】 这张史蒂芬五胞胎星系(Stephan's Quintet)，即黑克森紧致星系团(Hickson Compact Group 92)图片，是用美国宇航局哈勃太空望远镜上的新广角照相机3号拍到的。史蒂芬五胞胎星系就如名字暗示的一样，由5个星系构成。然而它有点名不副实。研究显示，成员NGC 7320(右下角)是一个位于另外4个成员前方的星系，该星系与另外几个成员之间的距离，大约是它到地球的距离的7倍。NGC 7320距离地球大约是4000万光年。而史蒂芬五胞胎星系里的其他成员则位于距离地球2.9亿光年的飞马座里。2009年7月和8月，广角照相机3号观测到史蒂芬五胞胎星系。

【深空图】 这张由美国宇航局和欧洲航天局的哈勃太空望远镜拍到的深空图，清晰呈现了螺旋星系NGC 4921和位于它背后浩瀚深空里的众多星系。该图是由80张照片合成的，这80张照片是利用黄光和近红外线滤光器拍到的。

【红蜘蛛星云NGC 6537】 红蜘蛛星云NGC 6537是位于距离地球大约3000光年的人马座里的一个双瓣状星云，该图展示的是红蜘蛛星云产生的巨大冲击波。这个温暖的行星状星云里拥有一颗目前已知的最热恒星，它生成的猛烈的恒星风，促使周围形成1000亿公里高的冲击波。这些波由超音速振荡引起，当周围气体被快速膨胀的瓣压缩和加热时，就会形成冲击波。振荡俘获的原子，会产生在这张图中可以看到的辐射能。

【球状星团半人马座】 这张图片显示的是球状星团半人马座(Omega Centauri)里的一小片区域，据称该星团拥有将近1000万颗恒星。球状星团半人马座里的恒星距离地球大约有1.6万光年，年龄大约在100亿到120亿岁之间。该图里的大多数恒星呈现淡黄色，跟我们的太阳一样。这些都是成年恒星，它们通过氢聚变反应发出光芒。到了正常生命周期的{zh1}阶段，这些恒星变得更冷，更大。在图中，那些处于晚年的恒星是橙色斑点，这些恒星在继续冷却和膨胀，正在逐步变成红xx。这些鲜红色的恒星比我们太阳的体积大很多倍，它们的气囊开始脱落。它们喷发出自己的大部分质量，耗尽大部分氢燃料后，这些恒星会呈现出明亮的蓝色。这时它们超热的核上仅覆盖一层很薄的物质。这些恒星通过融合核子里的氦，拼命延长自己的寿命。在这个阶段，它们以紫外线的形式发出大部分光。当氦元素耗尽时，这些恒星就到了生命的尽头。它们只剩下烧坏的核，这时的它们被称作白矮星(图片中昏暗的蓝色斑点)。白矮星不再通过核子融合的方式产生能量，在引力的作用下它们缩小成地球大小。在未来的数十亿年间，它们会继续降温，慢慢变得越来越昏暗，直到变成一堆黑色熔渣。图片里的所有这些恒星都是邻居。位于星簇拥挤的中心地带的任何两颗恒星之间的平均距离，大约只有三分之一光年，我们的太阳与最近的恒星邻居——阿尔法人马星之间的距离，大约是该星簇里两颗相邻恒星之间的距离的13倍。虽然这些恒星都拥挤在一起，但是广角照相机3的清晰度，足以分辨出它们中的每一颗单个恒星。如果有人居住在这种球状星簇里，他们看到的夜空将充满繁星，而且亮度大约比地球夜空的亮度高100倍。2009年7月，哈勃太空望远镜在紫外线和可见光范围内观测到球状星团半人马座。

【星系团Abell S0740】 美国宇航局哈勃太空望远镜拍到的这张图片，显示了距离人马座超过4.5亿光年的星系团Abell S0740里的各类星系。巨型椭圆星系ESO 325-G004位于该星系团中心。该星系的质量大约是我们的太阳的1000亿倍。哈勃太空望远镜观测到数千个围绕ESO 325-G004运行的球状恒星簇。位于该星系远处的它们呈现点状，并发出昏暗的光。其他模糊的椭圆星系在该图中看起来也是一个点。有些明显有盘状或环状结构，这让它们看起来像个蝴蝶结。它里面还有几个螺旋星系。这些星系里的星光主要分布在盘上和螺旋臂上。该图是用哈勃科学观测在2005年1月拍到的图片和1年后进行的哈勃遗产观测(Hubble Heritage observations)拍到的图片制成的三色合成图。哈勃太空望远镜上的高级巡天照相机使用的滤光仪，分离了蓝光、红光和红外线。

【恒星育儿室】 这张图是有史以来拍到的位于我们银河系附近的剑鱼座30号星云 (30 Doradus Nebula)里{zd0}的恒星育儿室的最详细图片。这个庞大的年轻恒星群被称作R136，它只有几百万岁，位于剑鱼座30号星云(大麦哲伦星系里一个迅速诞生恒星的区域)里。大麦哲伦星系是一个距离地球大约17万光年的银河系的附庸星系。大部分像钻石一样的冰冷的蓝色恒星，都是已知最庞大的恒星。它们中的一些，其质量比我们的太阳大100多倍。哈勃太空望远镜在2009年10月20日到27日拍到的这张图片，横跨大约100光年的空间。

【NGC 4522星系图】 哈勃太空望远镜的高级巡天照相机最近在室女座星系团里拍到这张NGC 4522星系图。在背景上的很多其他遥远星系的点缀下，NGC 4522给人留下的印象是，它正在迅速分散开来。在被称作“撞击压力剥离(ram pressure stripping)”的现象的影响下，该星系在以每小时1000万公里的速度从喷发X光的炙热气体中飞速穿过时，它会不断改变形状，并导致它自己拥有的气体与它脱离。NGC 4522距离地球大约有6000万光年。

【星团Pismis 24】 星团Pismis 24位于与地面呈1度角的天蝎座里的发射星云NGC 6357的中心区域。该星云里的部分物质被Pismis 24里最年轻的重恒星电离。炙热恒星发出的强紫外线，使该星团周围的气体温度升高，在NGC 6357里生成一个大气泡。这些周围气体云团的出现，使探索该区域变得更加困难。获得“银河恒星大块头”称号的{zj0}候选人之一是Pismis 24-1，它是一颗年轻恒星，位于小疏散星团Pismis 24的中心(这张由哈勃太空望远镜拍到的图片里的明亮恒星)，距离地球大约有8000光年。据悉，Pismis 24-1的质量大得令人难以置信，它的质量是太阳质量的200到300倍。最近美国宇航局和欧洲航天局利用哈勃太空望远镜对这颗恒星进行观测，发现Pismis 24-1由两颗恒星组成，每颗恒星的质量大约是太阳质量的100倍。

【宇航员拍到的哈勃】 在STS-125 任务期间，“亚特兰蒂斯”号航天飞机与哈勃太空望远镜对接长达一周时间，2009年5月19日任务结束后，两艘飞船在进行相对位移的过程中，“亚特兰蒂斯”号的机组成员拍到这张位于地球上空的哈勃太空望远镜照片。在那一周，宇航员执行了5次太空行走，对哈勃太空望远镜进行{zh1}一次维修。

【最深远的宇宙可见光图】 2004年，哈勃太空望远镜拍摄到的最深远的宇宙可见光图，现在它利用崭新的照相机，正在对相同区域进行更加深入的观测。2009年8月底，在为17.3万秒的曝光时间做准备的4天里，HUDF09小组利用广角照相机3拍到的这张图片，是有史以来在近红外线范围内拍到的最深远的宇宙图。几乎该图里的每一个斑点和每一线光都是一个由数十亿颗恒星构成的星系。该图中最昏暗、最红的天体是在宇宙大爆炸发生6亿年后形成的星系。以前从没见过这么久远的星系。该图拍摄的区域跟2004年的哈勃超深空图拍到的区域一样。宽度相当于光一分钟运行的距离。

http://nature.cn.yahoo.com/newspic/discovery_newspic_article.html?id=1051&pg=15#newspic