漂游的孤立黑洞

解思深

宇宙将永远膨胀下去，还是停止膨胀或开始收缩，要由宇宙的平均质量密度决定。现已观测到的宇宙质量的总和还不到阻止膨胀所需临界质量的1%，科学家认为尚有90%以上的物质没有被观测到。那些任何光学仪器无法观测的“暗物质”被李政道认为是当代科学的四大难题之一。

在美国天文学会第195次会议上，印第安纳州圣母大学的本内宣布：天文学家已经发现了两个在银河系漂游的具有恒星质量的孤立黑洞。

本内说：“这一发现显示，黑洞是普遍存在的，很多质量巨大的正常恒星在它们生命终结时都演化成黑洞而不是中子星。”它们可能就是我们长期寻找的银河系中“暗物质”的一部分。这一发现显示，恒星质量黑洞的产生，不一定像传统的恒星理论认为的那样，需要一个双星系统的某种相互作用，巨大的孤立恒星坍塌后也可以产生黑洞。

黑洞是不能被直接观测到的，只能通过间接的方法来认证。天文学家之前发现的恒星质量的黑洞都是围绕正常的恒星运动，它的存在是通过对其伴星产生的效应来确定的。而这两个孤立的黑洞则是利用微透镜探测技术，结合哈勃太空望远镜超凡的分辨能力，直接通过观察由它们极大的引力而引起的距离更远的恒星的光线弯曲发现的。

根据广义相对论原理，光线在引力场中会发生弯曲现象。当一个大质量的物体从远处背景的恒星前经过时，恒星的光线会发生弯曲，形成两个分离的恒星影像。不过对恒星质量的黑洞而言，弯曲的角度太小了，还不到哈勃望远镜分辨率的1/100，是无法观察到的。但这种弯曲作用就像一个强大的凸透镜，将光线会聚，使恒星影像变亮。这种被称为引力微透镜事件的现象，就是微透镜探测技术的原理。

天文学家对银河系中心进行了观测，那里恒星非常密集，增加了发现引力微透镜事件的机会。1996和1998年，位于澳大利亚堪培拉的一台直径为1.3米的望远镜发现了这种现象，另外直径为0.9米和1.9米的两台望远镜也随即对其进行了更精确的观测。这两个事件持续的时间是罕见的，分别达到800天和500天，这表明引起透镜作用的物体有很大的质量。

通过仔细分析可知，每一个引起透镜作用的物体的质量约是太阳的6倍。如果假设它们是这个质量的普通恒星，那就应该比远处的背景恒星亮得多。而且这个质量太大了，不可能是白矮星或中子星，因此只有黑洞才是最合理的解释。

1999年6月15日，哈勃望远镜清晰地识别到了在1996年事件中被施加透镜作用的恒星，并对事件发生后的亮度进行了精确测量。它拍摄的照片显示，被施加透镜作用的恒星交叠在一起，以至分辨率较低的地面望远镜无法将它们分开。同时哈勃望远镜还进一步对黑洞的质量作出了更精确的估计。

1998年的事件更亮，天文学家通过地面望远镜就能够确定被施加透镜作用的星体的亮度，但还有待哈勃望远镜进一步确认。

目前在银河系中心方向已经发现了300多个被认为是引力微透镜现象的事例。持续时间较长的可能是由于“透镜”质量非常巨大，或是“透镜”和光源之间的相对速度较慢引起的，但具体情况须要通过获得更多的信息后才能确定。