看银河中心黑洞的表演

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在我们银河系的中心，潜藏着一个超大质量的黑洞。2013年年底，它将会有一个大的动作。

这个质量高达太阳400万倍的黑洞，被称为人马座A*。这头巨兽在过去的年代里曾经野性大发，正是它的剧烈活动，才塑造了我们今天的银河系。但如今，它早已将周围能“吃”到的东西全部扫荡一空，然后呼呼大睡，偶尔发出暗弱的射电波。

不过，它很快将苏醒。2013年年底，一团被称为G2的气体云将飘近它的边缘，到时，这个巨兽将会重新开始吞噬到口的“美餐”。这些物质在掉进黑洞的过程中，会发射出各个波段强烈的射线，我们借此就可以观察到它的活动，届时我们将首次目睹一个黑洞如何从沉睡中苏醒的过程。

说实话，观察银河系中心黑洞的活动并不容易。它发出的可见光在抵达地球之前，几乎会被大量的尘埃吸收干净。如果把这些尘埃全置于太阳和地球之间的话，那正午的太阳看上去就会比北极星还黯淡。因此，为了看清银河系中心黑洞的活动，我们必须求助于能够穿透那些尘埃的辐射――射电波（即无线电波）、红外线和X射线。

不安宁的黑洞

说到银河中心的黑洞，它并不是个老实家伙。何以这样说呢？我们就从它两侧的两个巨型高温气泡说起吧。这两个像金鱼泡泡一样的巨型高温气泡的直径高达2.5万光年，是2010年由美国宇航局的费米卫星发现的，所以又叫“费米气泡”。

那么，如此巨大的泡泡是如何形成的呢？有人认为这与银河系中心的黑洞脱不了干系。

虽然这至今没有直接证据，但银河中心超大黑洞附近的3个星团为我们提供了一条线索。这3个星团都是由大质量年轻恒星组成的，都在黑洞附近高速运动，其中一个星团中包含着著名的手枪恒星，它是整个银河系中质量最大、最明亮的恒星之一。

科学家推测，这3大星团的前身原是一团团的星云，后来，星云里一部分气体物质聚拢来形成恒星，同时另一部分气体物质会被高速旋转的恒星甩出去。这些被甩出去的气体就被银河系中心的黑洞照单全收地吸进了腹中。由于这3大星团形成的过程中甩出去的物质实在太多，贪得无厌的银心黑洞也就“吃”撑了，于是就发生能量相当于太阳1000亿倍的爆发，或许正是这次大爆发吹出了两个巨大的高温气泡。现在有证据表明，在数千万年前，银河系中心的黑洞确实有过一次剧烈的爆发。

科学家估计，这样强烈的骚动在银河系的一生中会反复发生，但时间间隔比较长，或许每1千万年到1亿年才会出现一次。

除了这种能形成巨大泡泡的剧烈骚动之外，银心黑洞小的骚动也时有发生。如在最近100年前就有过一次强劲的爆发。当时它的亮度达到了太阳的100万倍，爆发的回光（类似回声，辐射在附近气体云团上来回反射）仍在银河系中心附近回荡。

关于这次爆发的原因，目前也没有定论。有一种观点认为，这是一颗掉进黑洞的小行星所为。一颗直径原本有10千米的小行星，当近距离飞掠过银心黑洞时，被黑洞强大的引力撕碎。撕碎之后，这些碎片在落入黑洞的过程中，彼此摩擦，被加热到了1亿度的高温，气化成了一团气体，发出明亮的X射线。

如果这个解释正确，那么估计大约每10万年，就会有一颗不幸的行星用同样的方式结束它的一生，因而引起银心黑洞小的骚动。

即将来临的爆发

现在让我们赶紧关心一下2013年底银河系中心黑洞即将面临的一场爆发。

这次引起银心黑洞爆发的气体云G2是一位德国天文学家在过去10年里收集银心黑洞的图片时被发现的。G2不像黑洞周围那些高速运动的恒星，在安全的距离上围绕银心黑洞旋转，而是几乎孤注一掷地径直冲向黑洞。目前最合理的猜测是，这团气体云是附近恒星吹出的星风（类似从太阳里吹出来的太阳风）相互碰撞减速后形成的。

到2013年底，随着G2经过距离黑洞最近的地方，它的一部分气体开始被黑洞吸入。如果银心黑洞周围没有别的气体存在，那么G2在黑洞引力的作用下被拉成长面条形时，就只是会升温而已。届时，只有红外望远镜才能观察到它的亮度的变化。但如果在黑洞周围潜藏着一个至今未被我们发现的稠密气体盘，G2在高速撞入气体盘的过程中与其摩擦，就将产生X射线和射电波的爆发。那么，各个波段的望远镜都能看到其亮度的变化。

预计G2和银心黑洞之间的这场遭遇战，整个过程可能会持续几年，甚至更长时间。

但我们最关心的是，这件事对我们地球上的人有危险吗？恐十白没有。相对于星系的尺度，G2还是太小了，它的质量最多只相当于3个地球，因此没有人预期它会在银心引发类星体那样的大规模爆发。即使银河系中心黑洞发生数千万年一遇的大规模爆发，对地球产生重大影响的可能性也极小，因为银河系中心毕竟离我们太远了。

验证广义相对论的好机会

既然这件事对地球人没有危险，我们暂且可以不用管它，但对于天文学家来说，却不可忽视。这次银心黑洞爆发不仅是他们有生之年首次亲眼看到黑洞苏醒，还是验证广义相对论的不可多得的一个机会。

我们知道，广义相对论自1916年创建以来，已经经受过无数次检验，但说句心里话，很多物理学家对它还是放心不下。

追究起来，倒也情有可原。众所周知，现代物理学的两大基石，一是量子力学，一是相对论。相对论又分狭义和广义。目前，量子力学跟狭义相对论已经统一，但与广义相对论却死活合不来。虽然广义相对论相当成功，似乎没有理由去怀疑它的正确性，但近100多年来，量子力学取得的成就更大，――最近的一个例子是希格斯粒子的发现――所以大多数物理学家在量子力学和广义相对论的对阵中，都倾向于量子力学，认为广义相对论必定在什么地方错了。许多人猜测，也许广义相对论仅在引力比较弱的地方适用，一旦引力太强，就暴露出它的弱点来。

在宇宙中，什么地方引力强呢？当然是那些非常致密的天体，比如白矮星、中子星和黑洞的附近。在过去年代里，已经证明广义相对论在中子星和白矮星上也照样准确无误。现在只剩一个地方还没有检验了，那就是黑洞。

虽然在理论上，天文学家一直以来就用广义相对论来研究黑洞，但其实至今并没有直接的观测证据表明它在黑洞上也适用。

如果黑洞不完全遵循广义相对论，会出现什么情况呢？一位天文学家经过计算提出，那将在黑洞附近形成一些稳定的轨道。一些本该径直掉入黑洞的气体或尘埃，落入这些轨道可能就不再往下掉了，于是形成类似土星环的结构。

这个设想是否正确，在2013年底银心黑洞的爆发中就可以检验。如果黑洞环真的存在，届时又被天文学家发现，那么广义相对论就岌岌可危了。如果没有发现黑洞环，那么广义相对论又闯过了一关。广义相对论和量子力学谁有漏洞，我们还是看完银河系中心黑洞2013年年底开始的表演以后再说。