最黑暗与最明亮的

苗千

无论是黑洞还是超新星都是天文学家热衷探测的对象，就在最近，对于这两种截然不同的天体的探测，人们都有了意想不到的收获。

   超新星ASASSN-15lh爆发情形想象图。该图示意了从超新星宿主星系中一颗距离ASASSN-15lh约1万光年的行星上观看ASASSN-15lh爆发的情景 

天文学家们执著地寻找宇宙中各种新奇的天体，就像是小孩子们热爱收集各种各样新奇的玩具，每一个发现都能够让他们感到兴奋不已。在宇宙中最为黑暗的天体当属黑洞，它们凭借引力作用可以吸收周围的一切物质，甚至包括光，因此显得尤为漆黑恐怖。而另一方面，超新星可以算得上是宇宙中最为明亮的一种天体，这种由死亡的恒星塌缩而成的天体一旦发生爆炸，过程短暂而灿烂，一颗超新星爆发的光芒甚至可以在瞬间盖过整个星系。

天文学家们把黑洞按照质量大致分为三类，一种是恒星质量的黑洞，它们由死亡的大恒星塌缩而成，而后逐渐吸收周围的物质，质量大约是太阳质量的几十倍;还有一种超大型黑洞，这种黑洞的质量通常在百万个太阳质量以上，它们大多居住在星系的中心，成为维系整个星系结构的关键，例如银河系中心的Sagittarius A*黑洞质量就相当于400万个太阳质量;但是在这两者之间，还有一种此前仅存在于理论上的黑洞——中等质量黑洞，没有被天文学家发现，以至于这种类型的黑洞是否真正存在都成了一个被热烈讨论的话题。

黑洞因为吸收其周围一切物质和光线的特性，无法被直接观察到，天文学家们通常只能通过观察其周围受到它的引力作用影响的天体、气体和灰尘的运动轨迹来发现黑洞存在的迹象。想要寻找中等质量的黑洞，天文学家把注意力集中在寻找超亮X射线源上面。在理论上，如果一个中等质量的黑洞能够与另外一个天体形成一个相互环绕运行的双星系统，黑洞就会不断地从它的伴星吸收物质，逐渐形成一个高亮度的吸积盘，这些物质会被逐渐加热到极高的温度，因而发射出高亮度的X射线。在理论上超亮X射线源发射出的X射线的强度在恒星级黑洞与超巨型黑洞之间，正是一个中等质量黑洞存在的标志。

在2014年，天文学家们正是通过寻找宇宙中的超亮X射线源、在距离地球1200万光年之外的M82星系，发现了一个中等质量黑洞的痕迹。通过它的吸积盘的亮度和温度判断，这个大约有400个太阳质量的极其罕见的中等质量黑洞被命名为X-1。尽管种种迹象都表明X-1黑洞是一个中等质量黑洞，实际上天文学家们还并不了解在中等质量黑洞周围的吸积盘的特点，这也有可能是一个具有极高温度、发射出高亮度X射线的恒星级黑洞，天文学家们仍然等待着确定这个黑洞身份的最终证据。

中等质量黑洞或许少见，但可能并不遥远。2015年12月15日，日本庆应大学的一组天文学家在网上提交了论文《在银河系中心区存在中等质量黑洞的证据》（Signature of an Intermediate-Mass Black Hole in the Central Molecular Zone of Our Galaxy），讲述他们在利用直径45米的野边山射电望远镜（Nobeyama Radio Telescope）观测银河系中心的气体时，在距离银河系中心200光年的位置意外地发现了一个中等质量黑洞的过程。这组科学家在观测过程中发现这些星际物质以不同寻常的不同速度进行运动，这说明在附近区域有一个致密的天体正在对它们进行加速。庆应大学的天文学家们于是利用X射线和红外线对那个区域进行探测，但是都无法揭示出那个天体的身份，经过电脑模拟显示，在那个区域存在着一个0.3光年宽、相当于10万个太阳质量的致密天体，它对于任何频率的电磁波均没有反应，可以得出结论，那是一个极其少见的处于银河系中心的中等质量黑洞。

天文家们对于恒星级黑洞的形成过程比较熟悉，但是对于星系中央的超巨型黑洞，以及中等质量黑洞究竟如何形成，至今仍然缺少有效的理论和观测数据。在银河系内部这个中等质量黑洞的出现，是天文学家们不可多得的研究材料。

而另一方面，在过去的半年里，天文学家们同样在观测着一场极为罕见的超新星爆发。近几十年来，天文学家们发现了一种新型的超新星——高亮度超新星，这种极为明亮的天体也被俗称为“hypernovae”。在2015年6月，全天自动化超新星探测系统（All Sky Automated Survey for SuperNovae）通过智利的美洲天文台观测到了目前为止最明亮的超新星爆发，这迅速吸引了学者东苏勃的注意，他注意到“ASASSN-15lh”超新星与其他超新星有所不同，氢含量较低。这颗相当于50～100个太阳质量的恒星到了生命末期，在耗尽燃料之后塌缩为一颗直径只有十几公里的致密的、快速旋转并且拥有极强磁场的中子星——“磁星”，为这次超乎寻常的超新星爆发提供了源源不断的能量。

自从人类发现这场高亮度超新星爆发7个月以来，它的亮度在最高点时相当于太阳亮度的5700亿倍，相当于普通超新星亮度的100倍，这种级别的爆发也要比普通超新星稀少1000倍。这个被命名为“ASASSN-15lh”的高亮度超新星爆发，把人类此前关于超新星爆发和燃料来源的理论都推到了极限。2016年1月15日，北京大学的天文学家东苏勃作为第一作者和通讯作者，与他的合作者们共同在《科学》（Science）杂志发表论文《ASASSN-15lh：一颗超高亮度超新星》（ASASSN-15lh：A highly super-luminous supernova），探讨这场人类历史上发现的最为明亮的超新星爆发事件。

黑洞与超新星，这些最明亮与最黑暗的天体，使人类不断在宇宙中发现前所未见的极端景象。这些新发现必将引领人类发现更深刻的自然规律，但仅仅是这些远超人类想象力的景象就已经足以让人惊叹，被宇宙的神奇与伟大所震撼。