三、黑洞的寻找

根据广义相对论预言，在浩瀚的宇宙中有许多黑洞存在。宇宙中真有黑洞存在吗？物理学理论的真理性，首先表现在对理论所预言的事物进行检验上。因此，人们在对黑洞进行理论研究的同时，广泛开展了在茫茫宇宙中寻觅、观察黑洞的工作。

连任何信号都不可能发出的黑洞，在这么广袤的宇宙里如何去寻找？更何况冷却了的白矮星和中子星也同样可认作为暗天体存在，观测时，它们与黑洞很难区别。黑洞虽然很难直接观察到，但理论预示，由于中子星具有临界质量，如能观察到有比中子星更重、更暗的小型天体，它可能就是黑洞。落入这个洞的物质（如所吸收的气体），在堕落途中到被吞没之前，围绕黑洞形成旋转的圆盘。围绕黑洞旋转急剧堕落的这种加热的和可能磁化的等离子体能够辐射能量，所以黑洞在某个时期作为活动的天体被观测到的可能性比作为暗天体被观测到的可能性大。再者，根据前面所说的“黑洞蒸发”辐射理论，如果宇宙中真还有原始微黑洞存在，可能产生强大的γ射线，放出高能粒子，按理现在能直接观测到这种正处在“蒸发” 辐射的微黑洞。此外，由于其它天体处在强引力场尚未显现的情况，可以说黑洞是引力波发生之源的唯一依据，这样人们便可通过观测引力波来寻找黑洞了。

近十年来，人们对微黑洞的“蒸发”辐射进行了搜寻，并仍在继续搜寻。时至今日也仍未发现这种微黑洞的踪迹。

但有人认为，Seyferf 星系和类星体(quasar)等天象都可说成是 Kerr

黑洞。这些天体用电波干涉计进行观测，在两极处，电波呈明显的细条状流线。此条状流绵亘数百万光年之广，从而可肯定至少在数百万光年间，存在一个稳定的物质流。人们认为，它既然能把如此巨大的能量在同一方向上稳定释出，那必然是 Kerr 黑洞无疑了。然而，这毕竟不是对黑洞“蒸发”辐射的观测，只是一种推理而已。

1978 年，美国天文学家 J．Delia 在探索研究引力波的历史上开创了发生质变的新局面。他连续四年在密切注视测量 PSR1913+16 脉冲双星的周期中，不仅首次间接证明了 Einstein 的预言——引力波的存在，而且也为寻找其波源的黑洞找到了一个佐证。

自本世纪 50 年代以来，人们就向“直接检验出引力波”（这一实验物理学家遗留下来的最大课题之一）进军了，期望诞生“引力波天文学”。只有直接收到引力波，窥看宇宙的崭新窗口才会打开，黑洞之谜便可由此而解。

如前所述，落入黑洞的物质，在被黑洞吞没之前，它将绕黑洞旋转并辐射能量。由此人们认为，充当双星系子星的黑洞，其引力场在很大距离处与普通恒星引力场无区别，因为它影响另一子星（恒星）的运动。此系统的双子星相互围绕旋转，演化的某一阶段会发生强烈的物质交流，奔向黑洞的物质发出 X 射线。那么，发出 X 射线处的子星就是黑洞。70 年代以来，随着“X 射线天文学”的诞生，人们对双星的 X 射线进行了大量的观测。

夏季的夜空，位于天鹅座的东北角会出现一颗取名为 HDE226868 的蓝色巨星，有一个称为天鹅座 x-1 的天体就作为这颗蓝色巨星的伴星，以周期 5.6 日在蓝色巨星的周围盘旋。美国加利福尼亚大学的一个研究小组用一种高灵敏度的新探测仪重新考查了天鹅座 x-1，认为天鹅座 x-1 就是黑

洞。其理由有两条：测得其X射线的强度在

1000

秒的极短时间内呈不规则

变化，推知它是一个直径不到 100 公里的小天体；由双星的公转周期求出其质量在 6M 日以上，这已经超过了中子星演变为黑洞的临界质量。延续十年来的观测，这与黑洞假说没有矛盾。

但遗憾的是，这还不能向世界宣布：奇异的黑洞被找到了！对天鹅座x-1，还需进一步详细研究，排除其他的可能性。例如(1)在一个正常的双星系统中，由于磁场的作用，也可能产生 X 射线（这个问题还需进一步研究）；(2)天鹅座 x-1 和蓝色巨星 HDE226868 可能是一个三重星系统。也就是说，这颗蓝色巨星的伴星不是黑洞，而是一个由一颗较大质量的恒星和一颗中子星紧密组成的双星系统。这种配置非常复杂，至于这是如何演化而来的，更是一无所知。伴星也可能是一颗高速旋转的大质量的白矮星，这种白矮星能否发出 X 射线，目前还不清楚。

究竟需要寻觅到哪些数据才足以证明黑洞的确存在呢？能直接观测到黑洞吗？在本世纪末、下世纪初有可能取得一些较大的进展吗？

到目前为止，天文学主要依靠光、电波、X 射线等电磁波作为手段进行观测。但是电磁波在物质中几乎不能穿行，要想了解星体内部，只能获得少得可怜的信息。因此希望之一，来自引力波望远镜。如果引力波望远镜能制造成功，那么我们就能像了解太阳那样看到遥远处巨星的塌缩姿态和黑洞了。

希望之二，是来自太空望远镜。把口径为 2.4m 的光学望远镜载上航天飞机，送入地球轨道，就不难以角分辨力为 0.01 秒的精度分析天体，直至

观测到 26 等星。使用了太空望远镜，虽然仍无法直接观察黑洞，却能捕捉到引力透镜现象。通过黑洞边缘的光线，会因黑洞引力场引起弯曲而形成扭曲图像，这些像可用高分辨望远镜进行观察。

早在 1939 年 Einstein 就发表了对引力透镜的计算。迄今人们已经发现了若干个引力透镜现象，但这些都是由远处巨大椭圆星系形成的像。要想用太空望远镜寻找黑洞，也许以银河系内太阳近处的星体或双星为探索目标，或以微黑洞为直接探索目标，较为方便。如能随着岁月的流逝，去跟踪某些星体的扭曲图像，说不定那神奇黑洞的真面目就会出现在我们的眼前，黑洞之谜也就大白于天下了！