旅美女學者發現超大黑洞 視界達太陽系7倍

黑洞強大引力會把一切都往內拉,包括光線輻射線都逃不掉。(圖/轉載自中研院天文網)

生活中心/臺北報導

臺灣美女學者馬中珮和另一位研究人員,發現科學家迄今所知最大的兩個黑洞,每個質量約爲太陽的100億倍,「視界」達到整個太陽系的7倍,不僅吸進行星恆星連小星系都吞了。這項發現將在本週最新一期「自然(Nature)」期刊正式發佈。

馬中珮44歲,是宇宙論與粒子天文物理學家,在加州柏克萊大學擔任教授,從小對追尋宇宙起源和人類未來命運有一股狂熱,曾在2001年獲得海外華人物理學會傑出青年研究人員獎。她的父母親資深新聞學者馬驥伸前任監察委員黃肇珩

馬中珮的最新發現,是與研究生麥康奈(Nicholas McConnell)共同利用夏威夷毛納基(Mauna Kea)的雙子星(Gemini)望遠鏡設備觀測得到的收穫。

包括光線,任何東西無法逃脫黑洞的吸力

這些配有適應性光學儀器的設備能觀察星球的異常變動,發現星球逐漸向黑洞靠攏,然後被重力所吸引。他們發現的黑洞巨大無比,視界(event horizon,即「事件平面」)達到整個太陽系的7倍。視界是指黑洞的吸力範圍,在這個範圍內,包括光線及其他任何東西都無法逃脫黑洞的吸力。

在此之前,已知最大的黑洞質量約達太陽的68億倍,比起新發現的黑洞,算是小巫見大巫。他們是在距離地球約2.7億光年的兩個橢圓形星系內發現這兩巨大黑洞。這兩個黑洞規模龐大可能是因爲不只有能力吞噬行星和恆星,同時也能吸進小星系,此過程可以長達數十億甚至數百億年。

科學界一直認爲有黑洞的存在,但黑洞很難發現,因爲強大引力會把一切都往內拉,甚至包括原本可以讓外界發現黑洞存在的光線和其他輻射線。

一顆質量與太陽相當的黑洞,直徑約5公里而已

臺北市立天文館網站「天文FAQ」介紹,黑洞就是一種重力超強的星體,吸取一切的物質能量,其重力強到連光子都無法從中逃脫。黑洞的規模從極微小到如超巨大的猛獸都有,它們潛伏在星系的核心,也許似星體也與它有關。

黑洞的界限就是所謂的「事件地平面」,它是一種數學上的表面界限,在非自轉的黑洞中爲完美球面,若黑洞快速自轉,則呈橄欖球狀。而事件地平面的半徑取決於黑洞物質的總質量。一顆質量與太陽相當的黑洞直徑約5公里,質量爲太陽100倍的黑洞直徑也不過500公里,若質量只有木星大小,約太陽的 1/1000,則其直徑僅2.5公尺。

一般認爲,如果恆星的原始質量大於太陽的10倍以上,它會變成超新星,並形成黑洞。但超新星也會發生於質量在5~10倍太陽質量間的恆星,但是它們的結局不是變成中子星,就是在形成所謂的「碳炸」(Carbon detonation) 超新星而毀滅無蹤。

天文FAQ也指出,「10倍太陽質量」這個極限值其實是很模糊的界線,因爲有許多複雜的因素會影響此值,使其稍高或稍低。但質量在太陽20倍以上的恆星應該是一定會形成黑洞的,至於是否所有10倍太陽質量的恆星都會形成黑洞則無法確定,還要視其在成爲超新星前流失了多少質量而定。我們只能說,如果經過超新星爆炸後,恆星核心的質量仍大於太陽質量的1.4~2.5 倍,那麼它就極有可能成爲黑洞。

俄羅斯科學家認爲黑洞中是可以擁有生命的。(圖/取自每日郵報