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13-1.jpg (36192 bytes)←1997年6月9日美國太空總署發佈新聞指出,哈柏太空望遠鏡紅外光廣角鏡頭攝得NGC4151星系核心附近的一顆黑洞正進行煙火般的噴流景象(左上圖)。其他3張照片分別是利用紫外光(左下圖)、可見光(右圖上下)所攝得,每張圖的中央處正是黑洞的所在位置,而黑洞的噴流是以對稱的方式呈現。

文/陳輝樺

 自從1911年愛因斯坦發表彎曲時空的「廣義相對論」後不久,很多天文物理學者都相信在強大重力作用下會有黑洞的存在。因為一般初步的想法是類似地心引力 (重力)的作用,若在如此強大重力作用下,會不斷地吞噬附近的物質,連在真空中每秒速度高達30萬公里的「光」臨近黑洞時都無法倖免,無法逃脫它強大重力的吸引。況且只有物質被吸入而不會釋放出來,所以它是我們無法目視得到會有任何東西呈現的黑暗「區域」,我們稱為「黑洞」。

 在一般人的心目中,黑洞在宇宙中就好像地球上傳聞已久的神秘百慕達三角地帶。從一些簡短的報導裡,我們知道黑洞在宇宙的時空裡是一個非常小的點,但這一小小的點卻有無窮的吸引力(重力),會不停吞噬它週遭的物質(如塵埃、星體),即使光波也在所難免。一般人相信黑洞可能是由巨型星球演化,經超新星爆發後,接近星體中心的物質劇烈地塌陷而成的。存在宇宙中的數目可能很多,且還有很多奇怪而未經證實的特性,足以影響人類對於整個宇宙和時空的想法。

 近代天文物理學大師史蒂芬‧霍金 (也就是「時間之箭」一書的作者)在1974 年提到「黑洞蒸發」的論點,他強調黑洞所吞噬物質的狀態,是像量子物理所說的呈現出量子化的「激發態」(不穩定狀態),這時會在南北兩極的地方向外噴流出激發態的物質,這就是所謂的「黑洞蒸發」現象。

 直到哈柏太空天文望遠鏡上了太空且發揮功能,藉著它的廣角鏡頭紅外光相機所拍攝的紅外光譜圖案(因為紅外光可穿透各個星球外圍雲氣的障礙)讓我們可直接看到星球的原貌。終於在1997年5月12日,NASA宣佈發現了距離我們5千萬光年外的 M84 星系中心處,有顆約為太陽3億倍質量的黑洞正像放煙火般地噴流出大量物質。接下來,天文學家利用哈柏太空天文望遠鏡和歐洲的紅外光太空望遠鏡,也發現許多黑洞都有像煙火般的噴流景象。

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←1997年5月12日美國太空總署 (NASA)發佈消息指出,利用哈柏太空望遠鏡上紅外光相機廣角鏡頭的光譜圖影像,發現在M84星系中心處有一個約為太陽3億倍質量的黑洞。這是人類首度發現黑洞的兩極正以每秒400公里的速度向外噴流物質。左圖中央處標示出位於M84星系中心發現此正在噴流的黑洞位置。右圖中藍色的部分是位於黑洞旋轉盤面上正被黑洞吸進去而朝向我們而來的雲氣,紅色的部分是旋轉盤面上正遠離我們而去的雲氣。

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←模擬黑洞兩極噴流的過程: 圖1.黑洞強大的重力正吞噬著鄰近星球的雲氣 圖2.黑洞所吞噬的物質形成了不穩定的狀態 圖3.黑洞正進行兩極方向的巨觀噴流 圖4.經過劇烈的噴流後,黑洞又趨於穩定。黑洞持續進行吞噬鄰近星球的雲氣,不久後將會有第二波的噴流產生。 圖5.遠觀黑洞進行一波接著一波南北對稱的噴流