宇宙中究竟有没有中等质量的黑洞存在?这在学界一直存有争议。
三位中国天文学家通过研究黑洞吞噬恒星过程中的一种特殊现象,为证明“中等质量黑洞”存在提供了间接依据。他们的研究成果发表在美国《天体物理学杂志》(The Astrophysical Journal)上。全球著名的英国科技新闻周刊《新科学家》报道了这一成果。
国家天文台副研究员陆烨就是这项研究的牵头人。
《北京科技报》:您是怎么开始这项研究的?
陆烨:在宇宙中,有一种高能的γ-射线会短时间爆发。这种现象被称为“γ-射线暴”。一般的“γ-射线暴”分为长暴和短暴;前者产生于大质量恒星塌缩成黑洞的过程之中,能量强度大,持续时间在2秒以上;后者则是两颗中子星相撞合并时产生的,能量强度小,持续时间不足2秒。
然而2006年6月14日,美国NASA一颗名为Swift的卫星首次成功“捕捉”到了一种非常特殊的“γ-射线暴”。它持续了大约102秒,但能量强度却非常低。
去年年初,全球天文学界的专家们在荷兰阿姆斯特丹大学召开了一个关于“γ-射线暴”的会议,我也应邀参加。当时,学者们专门讨论了这起特殊的现象,引起我极大的兴趣。我想知道,这种特殊现象是怎么产生的。
《北京科技报》:这一特殊的“γ-射线暴”是如何产生的?
陆烨:这个过程非常有趣。它应该是在中等质量黑洞“吞噬”恒星的过程中产生的力。黑洞并非将恒星“一口吞掉”,而是在逐渐“俘获”恒星后,凭借自身巨大质量所产生的力,逐步“撕裂”、“瓦解”恒星,一步步“吞咽”进去。其间,快速释放出巨大的能量。
为什么是“中等质量的黑洞”?因为如果黑洞质量较小,引力不足以产生γ-射线暴;而如果质量非常大,那么在巨大的引力下,“γ-射线暴”也来不及出现。然而,目前学界对“中等质量黑洞”是否存在,争议非常大。
《北京科技报》:您为什么想到把这一特殊现象与黑洞吞噬恒星联系起来?
陆烨:作为科研人员,我对宇宙中未知的事物或现象,总希望用物理的方法进行科学解释。我的研究领域是高能天体物理,所以就联想到这种特殊现象应该和黑洞吞噬恒星相关,但需要证据证明。幸运的是,经过研究,我找到了。
《北京科技报》:您认为,您的研究成果对天文学界的最大贡献是什么?
陆烨:它能作为中等质量黑洞存在的间接依据。
目前,宇宙中被证实存在的,有两类黑洞。一类处于两颗恒星组成的星系之中,质量约为太阳质量的10倍之多,它是大质量恒星“死亡”后,中心引力过大,引起周围物质塌缩的产物。另一类处于多个星系的中心,它是超大质量黑洞,可达上百万到几十亿个太阳质量,它是通过吞噬星系的气体而长大的。
我们的研究为探测“中等质量黑洞”提供了新手段和间接依据。
人物介绍:陆烨,理学博士,现为中国科学院国家天文台副研究员,中国科学院研究生院副教授。曾独立主持两项国家自然科学基金项目。