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發現最遠的黑洞

　　 一組由加拿大、法國和美國的天文學家組成的聯合團隊宣布：他們發現了迄今最遠的黑洞（black hole），距離地球約130億光年遠。未來的進階觀測，將有助於瞭解宇宙早期的演化狀況。
　　加拿大渥太華大學（University of Ottawa）天文學家Chris Willott等人，利用位在夏威夷冒納基亞山頂的3.6米加-法-夏威夷望遠鏡（Canada-France-Hawaii Telescope），以及新近裝好的MegaCam相機進行「高紅移類星體巡天觀測（Canada-France High-z Quasar Survey，CFHQS）」，尋找遙遠宇宙中，因核心黑洞吞噬大量氣體而異常明亮的黑洞，即所謂的「類星體（quasar）」；最後他們在1000萬顆恆星與星系之中發現4個遙遠的類星體。
　　之後，他們再利用位在智利的8米雙子南座望遠鏡取得類星體的光譜資料，從發射譜線的平移量計算出類星體的紅移值（redshift），然後再由紅移值換算成距離。其中最遠的一顆現在編號為CFHQS J2329-0301（CFHQS為計畫名M，J2329-0301為星體的座標），位在雙魚座方向，紅移值高達6.43，相當於130億光年遠，其中的黑洞質量估計約為太陽的5億倍左右；其他的3顆類星體紅移值也都在6以上。之前的最遠類星體紀錄保持人是2003年發現的SDSS J1148+5251，約比CFHQS J2329-0301近200萬光年。由於宇宙年齡目前的估算約為137億年，這表示CFHQS J2329-0301約在大霹靂（Big Bang）之後的10億年內就已經誕生了。
　　最遠的類星體，等於是最接近宇宙誕生之初的天體，可以讓天文學家直接目睹宇宙最早期究竟發生過哪些事。此外，由於類星體雖然遙遠但非常亮，因此天文學家往往藉以研究類星體與地球之間的氣體性質，看看宇宙早期絕大部分的氫原子是處在原子核已經捕捉到電子而形成的中性原子的狀態，還是電子與原子核是分離的游離帶電狀態，以便確認宇宙「再游離時期（reionization）」究竟是從什麼時候、什麼狀況下開始，以及第一代黑洞和星系的成長過程。

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怎樣才可以在黑洞中活得久一點？

　　如果將來有一天，你在太空中旅行，不小心被捲入黑洞中，無法逃脫，你要如何在黑洞中盡可能延長生存的時間？物理學家說：別笨到想點燃太空船引擎來逃脫，因為事情只會愈搞愈糟。澳洲雪梨大學Geraint Lewis和Juliana Kwan可不信邪！他們嘗試分析這個問題，結果是：最好還是點燃引擎吧！雖然還是逃不出黑洞，但至少可以活得久一點。
　　由於黑洞的強大重力會扭曲時空結構，遠方觀測者觀察物體逐漸接近並穿越黑洞的事件視界（event horizon）時，會感覺時間似乎愈來愈慢，在穿越事件視界時，時間根本就停止了，這個物體似乎就「凍結」在此！
　　但是身在這個物體上的人看到的可不一樣！ 事實上，如果這個黑洞夠大，則太空船穿越事件視界時根本毫無所覺，等到瞭解太空船已身在其中時，神仙也難救了！以星系中心的超重黑洞而言，太空人存活時間僅為數小時而已。
　　Lewis等人指出：許多人直覺上會啟動引擎，希望加速逃離黑洞的魔掌。不過，並不如物理學家之前所言的：愈掙扎、死得愈快。如果通過事件視界時，太空船是靜止狀態，則進入黑洞事件世界範圍內後再啟動引擎，由於無論任何方向、任何軌跡都一定會落往黑洞的奇點（singularity，「奇」的讀音如「基」），啟動引擎後只是加快落入奇點的速度，當然也會死得愈快，所以最好啥事都別幹，等著自由落體落入黑洞。
　　但是若通過事件視界時的太空船速度不為0，情況雖不同，但結果會更糟！這時一定要趕緊點燃引擎一會兒--往原本航行方向的反向加速，以抵銷原本的速度，之後關閉引擎，之後呢？啥事也別幹，等著自由落體落入黑洞，這樣就可以活得久一點。不過，逆向噴射的時間得拿捏得很準，免得衝過頭了，跟原本剛落入的狀況一樣，只是落入黑洞的方向不一樣而已。

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幫黑洞量體重的新技術

　　天鵝座X-1（Cygnus X-1）是1970年代初期第一批被發現的黑洞候選星之一，它是一組雙星系統，包括一顆藍色的超巨星（blue supergiant）與一顆不可見的大質量伴星，距離地球1萬光年。先前的觀測方法估算出這顆伴星約有10個太陽的質量。近來兩位美國航太總署哥達德太空飛行中心（NASA’s Goddard Space Flight Center， GSFC）的科學家Nikolai Shaposhnikov和Lev Titarchuk，利用一項新方法，重新測量了天鵝座X-1黑洞大約是8.7倍太陽質量，誤差約0.8太陽質量之內。這個測量方法最早是1998年由 Titarchuk建議的。
　　最近另一組GSFC的科學家，將Titarchuk的方法利用在歐洲太空局的XMM-牛頓望遠鏡的觀測數據上，發現了中型黑洞（Intermediate Mass Black Holes，IMBH）的存在證據。IMBHs的存在具有爭議性，是因為它們的形成機制至今尚未受到科學界廣泛接受。不過中型黑洞的存在的確可填補從一般黑洞到在大星系核心超重黑洞的廣大空隙；一般黑洞包含了5到20倍太陽質量，是由大質量恆星演化終期收縮形成，如天鵝座X-1；而超重黑洞則擁有數億倍太陽質量。
　　Titarchuk的方法是利用黑洞和它周圍吸積盤之間的關係來推算。環繞著吸積盤運行的氣體最終將螺旋墜入黑洞。當黑洞的吸積速率增加到一個相當高的程度時，物質就在黑洞附近堆積形成一個熱區，Titarchuk將此比喻作交通堵塞。這堵塞位置到黑洞的距離，與黑洞的質量直接相關：質量愈大的黑洞，堵塞點離黑洞愈遠，軌道週期也越長。在這個理論模型裡，在堵塞區域堆積的熱氣體與觀測到的X-射線強度變化有關連性，強度變化呈近似週期性的重複出現。這些類似週期性的強度振盪(Quasi-Periodic Oscillations, QPOs)在許多黑洞系統被發現。QPOs單純、可預測的光譜變化，呼應著黑洞周圍氣體加熱、冷卻的吸積速率變化率。
　　美國航太總署Rossi X射線計時探險衛星(Rossi X-ray Timing Explorer, RXTE) 的精密時間觀測，顯示QPOs的頻率和光譜之間的密切關係，這告訴天文學家黑洞是多麼高效率地發射X-射線輻射。藉由RXTE，科學家推算在銀河其他3處星球質量大小的黑洞的質量，從QPOs計算獲得的結果與從其他技術推算的結果一致。
　　藉由XMM的觀測數據，科學家又推算了鄰近星系中NGC 5408 X-1的質量大約是2000個太陽。這是IMBH迄今最佳的觀測指標。NGC 5408 X-1是個位在1千6百萬年外半人馬星座中的不規則小星系NGC 5408裡最明亮的X-射線源。它的QPO頻率與光度及光譜特性，顯示它是由IMBH提供給能量來源。科學家表示，他們目前有三種方法可用來推算黑洞質量，三種方法的所得結果，在上下兩倍範圍內都吻合；目前雖然無法完全證明NGC 5408 X-1就是IMBH，但是證據的優勢建議它應該就是。

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NGC 6240中正在合併的超重黑洞

　　 NGC 6240距離地球約3億光年遠，其實是兩個富含氣體的螺旋星系正在「合體」的天體。天文學家利用夏威夷凱克2號10米望遠鏡（Keck II Telescope），解析出因合併而促發的大質量恆星星團（右圖中的藍點），並鑑定出兩個星系核心中的超重黑洞特性。這些天文學家預測：NGC 6240中的兩個黑洞，大約在1000萬年～1億年內，就會逐漸接近而合併，製造出非常強烈的重力輻射。右圖左方的綠線長度相當於1600光年。
　　天文學家先前已經利用各種波段觀測過這對合併星系及其中的超重黑洞，不過各波段之間因特性不同，造成觀測結果無法相互連結。凱克2號望遠鏡以自適應光學系統（adaptive optics，AO）以紅外波段進行觀測後的結果，因可穿透塵埃的遮蔽而終於解決這個難題。
　　天文學家認為星系合併是星系演化的重頭戲，可協助天文學家瞭解許多星系的特性，例如：星系中心黑洞的質量與星系本身大尺度的性質密切相關，共同演化假說（coevolution hypothesis）--星系經歷不斷地合併後的結果，便可解釋這個現象。

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利用雲團掩食良機測量超重黑洞吸積盤的大小

　　 美國航太總署（NASA）錢卓X射線觀測衛星（Chandra X-ray Observatory）觀測到NGC 1365星系核心超重黑洞（supermassive black holes）及其鄰近的熾熱氣體盤發生掩食的現象，讓天文學家得以測試先前兩個有關超重黑洞可能引起的效應之關鍵預測。

　　如同月亮遮掩太陽而形成日食現象，得以讓天文學家利用這稀有的機會來學習有關日、月等天體、甚至是相對論有關重力透鏡的知識一樣，只是這次的掩食發生在6000萬光南遠的NGC 1365星系中心的超重黑洞上。

　　NGC 1365被天文學家歸類為所謂的「活躍星系核（active galactic nucleus，AGN）」，科學家相信它的中心有個質量非常龐大的超重黑洞會穩定的吞噬它周邊吸積盤（accretion disk）中的物質，在此過程中，這些落入黑洞事件視界（event horizon，黑洞的勢力邊界）之前的物質被加熱到數百萬度的高溫狀態而釋放出大量X射線；這些非常明亮的天體是天文學家研究早期宇宙的絕佳實驗室。不過，這個熾熱氣體形成的吸積盤非常小，一般的望遠鏡無法直接解析出來，天文學家一直苦無他法。現在，這些科學家終於可以利用介在黑洞與望遠鏡之間的雲團經過吸積盤前方的掩食時間來測量這個吸積盤的大小。

　　錢卓的資料直接測量X射線源的大小約為7AU--即地球到太陽平均距離的7倍。這表示這個X射線源的大小只有NGC 1365星系的20億分之一而已，也只比估計的超重黑洞事件視界的直徑大10倍而已，但是這個結果其實與理論預測相當符合。這些科學家估計，現在所看到的吸積盤中的物質，大約再過100年左右，就會消失在黑洞的事件視界中--這對宇宙而言，如同眨眼般短暫。

　　除了吸積盤大小外，這些科學家還利用錢卓資料估算掩食黑洞的緻密氣體雲的位置--大約距離超重黑洞事件視界約0.1光年遠，比一般想像的還近了300倍左右。




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天文學家在牧夫座中發現1000多個超重黑洞

　　天文學家在一幅深空全景影像中，發現上千個超重黑洞（supermassive black holes）；這些發現，使得天文學家得以一瞥這些巨獸成長的過程及環境。
　　當物質以高速落入星系中心超重黑洞的過程中，會產生大量輻射和光，因此可在不同波段偵測到這些輻射。含有這種活躍的超重黑洞的系統稱為「活躍星系核」（active galactic nuclei，AGN）。這些AGN由於非常明亮，即使在很遠的距離外，仍可在短時間曝光下顯現蹤影，因此天文學家們決定跳脫傳統深入研究很小一片天區的觀測研究窠臼，改以大面積、短時間曝光的方式掃瞄天空，搜尋這些AGN。
　　上方這幅深空全景影像結合了錢卓X射線觀測衛星（Chandra X-ray Observatory）、史匹哲紅外太空望遠鏡（Spitzer Space Telescope）和數座地面光學望遠鏡的牧夫座方向觀測資料；天文學家在其中發現了上千顆許多星系中心有質量是太陽的數億倍到數十億倍重的超重黑洞。影像長寬約9.3平方度，相當于滿月（圖左下角）面積的40倍。
　　現行一項公認的理論認為：超重黑洞周圍通常會環繞一個甜甜圈狀的氣體環狀圓盤（torus），然而這項新的搜尋工作，對於這項理論卻頗多質疑。因為地球上的觀測者會因這個圓盤的朝向不同，按理來說會看到不同範圍大小的圓盤結構，所以AGN黑洞的光譜應該會顯現出受到不同的吸收程度，有些恰好圓盤正面面對的則完全沒有吸收，有些圓盤恰好側面面對地球的則顯現完全被遮蔽的現象，其他絕大部分黑洞則介在這兩個極端之間。被圓盤完全遮蔽的AGN會完全觀測不到；而如果是部分遮蔽者，則皆可觀測到它們的存在。結果，這些天文學家發現：幾乎所有發現的黑洞若非完全裸露，就是被濃厚的氣體遮蔽，只有極少數黑洞介在這兩者之間，讓天文學家開始懷疑他們對黑洞周邊環境的認知是否出了什麼問題？
　　此外，他們可從史匹哲的紅外波段中的天體顏色區分出是星系還是恆星，然後再從錢卓和其他可見光觀測中判定這些天體是否為AGN。這種多波段搜尋方式對於發現被遮蔽的AGN特別有效。結果在離地球約110億光年遠的地方，他們總共發現了600多個被遮蔽的AGN，還有700多個沒有被遮蔽的AGN。在宇宙早期發現數量如此多的超重黑洞，讓這些天文學家相當興奮，因為他們可以用數量最多的樣本數來瞭解宇宙早期的狀態，從而瞭解宇宙演化的歷史。

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星系「黑勢力」　黑洞大吃小

美國太空總署(NASA)的太空望遠鏡最近拍攝到兩個一大一小星系合併過程中，黑洞活動「以大欺小」，並發出能量巨大的噴射物質。這些噴射物質將有助於天文界對黑洞研究，有更深一層的了解。


從NASA的錢德拉X射線太空望遠鏡拍到的畫面可以清楚看到，兩個紅色星系的中心位置都有一個超級大黑洞，左下角面積較大的星系還發散出大量的藍色噴發物，另一個面積較小的星系就被牽引到噴發物的軌道裡。


負責領導這項觀測的NASA天文學家伊凡斯說：這兩個星系顯然正處於時間長達10億年的合併過程中，而合併時出現的磁場擾流或許喚醒了較大星系的龐大黑洞﹔噴發物路徑上的任何生命體都不可能躲得過這股吞噬力量。


噴發物含有巨大輻射，特別是高能量的X光以及伽瑪射線，輻射微粒之間的交互作用還可能對星球的大氣層造成嚴重傷害，力量足以影響比黑洞大上好幾倍的面積。


美國自然歷史博物館海登行星研究中心主任泰森說：「這就…像欺負弱小，黑洞的以大欺小，欺負任何一個行經的銀河系。」所幸，對地球人來說，不用擔心會被這股黑勢力欺負，因為距離太遙遠了，距離地球14億光年。


這兩個遭到黑洞入侵的星系大約相距兩萬光年，約是地球到銀河系中心的距離。至於觀測照片中較大星系何以噴發出那些輻射物質，目前天文學界還不清楚，對這些物質的研究，將對天文界帶來舉足輕重的意義。

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美太空望遠鏡 拍到黑洞射出高能量射線

美太空總署拍攝到一個黑洞射出一束高能量放射線，擊中附近一個星系的邊沿，這是頭一次被拍攝到這種天文現象。


科學家表示，高能量放射線可以對鄰近星體造成破壞，也可有機會形成新星體。


從太空總署的錢德拉X射線太空望遠鏡拍到的畫面可以清楚看到，兩個紅色星系的中心位置都有一個超級大黑洞，位在左下角面積較大的星系還發散出大量的藍色噴發物，另一個面積較小的星系，就被牽引到噴發物的軌道裡。


噴發物含有巨大輻射，特別是高能量的X光以及伽瑪射線，輻射微粒之間的交互作用還可能對星球的大氣層造成嚴重傷害，力量足以影響比黑洞還要大上好幾倍的面積。

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科學家首次觀測到黑洞噴發能量影響鄰近星系

美國太空總署今天宣布，天文學家首次觀測到黑洞大舉發動宇宙攻擊，噴發出大量的能量與輻射線進入一個鄰近的星系。

太空總署說，太空總署地面與太空中的觀測台測得星系的劇烈變化，一枚「死亡之星」的黑洞朝鄰近星系噴發出輻射線，星系則引開大部份的能量而閃閃發光。
哈佛─史密森尼天文物理學研究中心學者、研究小組負責人艾萬斯說：「我們曾觀測到許多次黑洞噴發，但這是我們第一次觀測到像這樣黑洞噴發衝擊其他的星系。」

艾萬斯說：「黑洞噴發會撞擊較小的星系，可能引發各種問題。」

太空總署表示，發生這樣劇烈劇烈變化的是星系系統3C321，系統中的兩個星系以相對上相當近的距離｜兩萬光年｜彼此環繞旋轉。

科學家觀測到，較大的星系中的黑洞噴發出輻射線與粒子，特別是能量相當高的X光與迦瑪射線，而較小的星系則朝黑洞噴發的路線前進。

太空總署說，總署的觀測站系統測得碰撞，黑洞噴射物質撞上較小的星系時會出現亮點。

總署稱這起事件持續的時間，以宇宙的規模來看，可以說「相對上是很短暫的」。

總署發布聲明說，「黑洞噴射約在一百萬年前開始影響星系，這在星系的壽命中只是一小段。」

總署說，黑洞的噴射對於遭衝擊的星系可能產生很大的影響，但影響未必是負面的。

太空總署說：「噴射形成大量能量與輻射線，在初步毀滅階段完成後，可能會引發大量的恆星與行星的形成。」

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地球末路

2007年地球將會被人造黑洞毀滅？或許是以後？

質子相互碰撞時的模擬圖

據世界經理人科技報導，到2007年世界上最強大的粒子加速器將被建成，到時該機器每秒鐘就可以製造出一個黑洞。

這不禁讓人開始害怕人造黑洞是否會將我們整個地球吞噬掉。拯救基金會，是一個以保護人類免受毀滅威脅的非營利性組織，該組織表示人造黑洞會「威脅地球上所有的生命」，因此該組織建議在其他地方開闢人類自我維持的領地。

黑洞擁有巨大的重力場，任何物質都不能逃脫它的捕捉，甚至光也不能。它們通常由星球死亡後在自身重力的作用下塌陷擠壓在一起所形成。雖然黑洞不能被看見，但天文學家通過它們對其周圍星球和氣體的重力影響來推測出它們的存在。

黑洞被認為會對行星構成威脅。那麼「黑洞工廠」到底有沒有人們所想像的那麼可怕呢？

美國羅得島州普羅維登斯布朗大學實驗物理學家Greg Landsberg告訴生活科學說，其實人造黑洞毀滅地球的幾率非常的小。


粒子加速器，也被稱之為大型強子對撞機（LHC）。位於法國和瑞士交界處的世界上最大的粒子物理研究中心歐洲核子研究中心（CERN）已經在一個將近17英里長的圓形隧道里面建造這個被人們稱之為「黑洞工廠」的裝置。


建造中的粒子加速器

粒子加速器的透視圖

在粒子加速器達到最大值的時候，它所產生的每一個粒子束所包含的能量相當於一輛400噸的火車以每小時120英里運行時所需的能量。科學家希望通過粒子碰撞以及碎片的研究來幫助揭開一些謎團，如物質的起源，宇宙中為何物質多於反物質等問題。

在2001年，Landsberg和斯坦福大學的同事SavasDimopoulos計算認為，假如關於宇宙除空間三維和時間維度之外還具有其他維度的理論是正確的，那麼粒子加速器就有可能能夠生成黑洞。加州大學的物理學家Steve Giddings，斯坦福大學的物理學家Santa Barbara和Scott Thomas也都得出了相同的結論。

製造黑洞

一些宇宙模型得出結論認為宇宙確實存在除空間和時間以外的維度，它們被摺疊在一個和質子般大小的尺寸範圍內，在這些額外維度的尺寸內，重力變得更加強大。假如這些理論是正確的，那麼粒子加速器就能夠將足夠的能量聚集在一起形成重力塌陷從而形成黑洞。

Landsberg說，假如這些模型是正確的，那麼粒子加速器就能夠在任何地方以每秒到每天的速度生成黑洞，每個黑洞所包含的物質大約是一個質子所擁有的物質的5000倍，大小約是一個質子尺寸的千分之一或者更小。

然而，他也指出，任何害怕這些黑洞會吞噬地球的想法都是毫無根據的。

因為，理論物理學家斯蒂芬·霍金曾計算得出結論，所有的黑洞都要釋放出射線，按照他的計算如此小的黑洞所釋放的物質要遠遠多於其吸收的物質，因此，在它們吸收物質之前自己就早已瞬間蒸發了。

歐洲核子研究中心（CERN）的發言人物理學家James Gillies也指出，一直以來地球就沐浴在足夠可以形成黑洞的宇宙射線下，但地球一直也都沒有被摧毀。

Landsberg說：「讓我們來做個假設，雖然斯蒂芬·霍金是個天才，如果他的計算是錯誤的，而且這些黑洞要更加穩定。但是，幾乎所有粒子加速器生成的黑洞都必須達到足夠的速度才能逃脫地球的重力，即使一年生產出1000萬個黑洞，也大約只能捕捉到其中的10個，讓它們圍繞加速器中心運轉。而這些被捕捉到的黑洞又是如此的渺小，假設讓它穿過一塊相當於地球到月球距離厚度的鐵塊，它也不會撞倒任何東西。它們吞噬一個質子也需要大約100小時的時間。」

一個這樣的黑洞吞噬100個質子大約需要花費一年的時間，因此，要吞噬1毫克地球物質就需要花費比宇宙年齡還要長的時間。Landsberg說：「要想讓它來摧毀地球是非常困難的一件事情。」

假如大型強子對撞機（LHC）在明年生產出了黑洞，那麼它不僅證明了宇宙確實存在除空間和時間以外的維度，而且衰退黑洞釋放的射線也能提供線索來幫助我們將目前所有有關自然力的理論整合到一個「萬有理論」（theory of everything）裡面。「萬有理論」（theory ofeverything）是一個試圖統一自然界所有相互作用的理論，理論上統一了四大物理力－萬有引力，強核力，弱核力和電磁力，這也曾是愛因斯坦生前的最後一個夢想。


[ 本帖最後由 jjj9930 於 2008-10-3 08:37 PM 編輯 ]

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黑洞資訊矛盾中隱藏的轉折

　　英國約克大學（University of York）電腦科學系Sam Braunstein教授和印度Sainik學院 （Sainik School）物理研究所Arun Pati博士確立量子資訊（quantum information）不能以傳統方式隱藏或是如Braunstein教授所說：「量子資訊可以移轉但不能隱藏」。這結果給黑洞這個大謎團一個意外的轉折。
　　傳統的資訊可以二種方式消失，轉移至他處（如於網路內移轉）或是隱藏（如藏於一個編碼的訊息中）。1917年著名的Vernam編碼或是和它相關的一次鍵入密碼法（one-time pad cryptographic code）都是典型資訊隱藏的例子，資訊並不是置於編碼的訊息中也不是利用密碼來解密，而是介於兩者的關聯性。
　　數十年來，物理學家相信上述的二種機制可應用於量子資訊，但Braunstein教授和Pati博士卻證明如果量子資訊從一處消失必然移到另一處。他們二位導出「不可隱藏理論」（no-hiding theorem）並利用它來研究黑洞的行為。
　　西元1970年代Stephen Hawking推論黑洞最終會蒸發，發出平淡無奇的輻射而不含任何資訊。如果黑洞真的蒸發了，這些資訊到哪兒去了呢？這是長久以來的疑問，被稱為黑洞資訊的矛盾（black hole information paradox）。
　　現在Braunstein教授和Pati博士排除資訊逃離黑洞的可能性，它可能隱藏於輻射（Hawking radiation）和黑洞內部狀態（black hole’s internal state）的關聯性中。他們的研究結果顯示了黑洞資訊的矛盾的問題遠比過去想像的來得嚴重，這可能需要新的物理來解釋。

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天文學家首度在球狀星團中發現黑洞

　　 英格蘭南安普墩大學（University of Southampton）Tom Maccarone等人，利用歐洲航太總署（ESA）的XMM-Newton、美國航太總署（NASA）的錢卓（Chandra）等 X射線觀測衛星的觀測資料進行分析，結果首度球狀星團中發現黑洞。天文學家以前不太肯定在球狀星團這樣的地方是否能發現黑洞，因此這項發現強烈顯示與星團整體的動力學有關，且再度證明宇宙中應該存有尚未完全證實的新種黑洞--中型黑洞（intermediate-mass black holes）。相關論文發表在最新一期的自然（Nature）期刊中。
　　球狀星團是由數千顆到數百萬顆恆星組成、並繞著共同質心旋轉的恆星團體，外型大致呈現球狀，成員大多很年老，有些甚至高齡達120億歲以上，且彼此間距離很近、很擁擠，因此天文學家之前一直不能肯定在這樣嚴苛的環境中能否存在黑洞這樣的天體。根據電腦模擬結果，球狀星團中的黑洞大約都是在幾十億年前形成的，而且一旦在球狀星團中誕生了黑洞，這個新形成的黑洞會先向星團的中心方向「沈降」，但很快地便會因為與星團中大量恆星之間的重力擾動的結果而被拋出星團外。

　　然而，Maccarone等人的新發現卻首度提供確切的證據，證明某些黑洞可能不但會在球狀星團中生存下來，而且還會繼續在這個星團中成長茁壯。而且，最令Maccarone等人驚訝的是發現這個黑洞的速率相當快--因為他們本來準備了一長串的觀測名單，預期在這些球狀星團中發現黑洞的機率只有幾千分之一而已，然而卻在開始這個搜尋工作之初就馬上在第二個觀測目標中發現了這個黑洞。雖然他們預期繼續搜尋下去，應該會發現更多球狀星團中的黑洞，不過只需要發現一個，就已足以解決關於球狀星團終究是否會有黑洞這個爭議了十幾年的議題。
　　目前關於黑洞的類型，理論上有兩大類：位在星系或星系團中央、質量高達數百萬到數十億倍太陽質量的超重黑洞（Supermassive black holes），例如類星體（quasar）就是星系中心的超重黑洞；另外一種則是質量比我們太陽只大10倍左右而已的恆星型黑洞（Stellar- size black holes），通常是由大質量恆星演化到末期塌縮而形成，我們的銀河系中據估計可能擁有數百萬顆這類黑洞。

　　黑洞因表面重力非常強，連光都無法逃逸，按理來說是「看」不見的，只能透過間接方式觀測而得，例如吞噬伴星物質而引起的週期性X射線閃焰爆發，或是從伴星的運動速度來推測。Maccarone等人便是利用前者觀測到橢圓星系NGC 4472中有個球狀星團具有週期性X射線閃焰爆發的特徵，因而發現了這個黑洞。NGC 4472（梅西爾星表編號M49）位在室女座星系團（Virgo Cluster）中，離地球約5000萬光年遠。
　　從X射線觀測衛星資料，Maccarone等人發現這顆黑洞不僅非常明亮，而且亮度變化非常劇烈，屬於所謂的極明亮X射線天體（Ultraluminous X-ray object，ULX），其亮度比理論上恆星型黑洞會有的亮度上限--艾丁吞極限（Eddington limit）還要亮。所謂的艾丁吞極限是指當恆星所發出的X射線輻射造成的向外壓力（光壓）與黑洞向內的重力平衡時的亮度。因此，天文學家常認為ULXs 可能是質量介在超重黑洞和恆星型黑洞之間的中型黑洞，形成過程也與這兩類黑洞不同；或許是恆星型黑洞從他處獲得額外的質量，如另一顆恆星型黑洞或聚集在星團中的氣體等，當累積的質量超過100倍太陽質量後便可能形成中型黑洞。Maccarone等人認為，或許就是因為質量夠大，這類中型黑洞才能在球狀星團中存活下來，而不易被眾多恆星的擾動影響。
　　不過，ULXs不見得一定是中型黑洞，特別是如果這顆天體的光是被鄰近的氣體反射而造成它的亮度似乎比較亮的假象，那麼這顆黑洞或許質量並不如天文學家想像的那麼大了。為了確定這個球狀星團中的黑洞究竟是恆星型或中型的，Maccarone等人將繼續研究，直到逼近真相為止。

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科學家預言50年後"黑洞炸彈"一次能毀10億人

宇宙中的黑洞吞噬一切。地球中的歐頓則制造災難

對大多數人來說，可怕的黑洞是遙遠宇宙中的事，離我們還很遙遠

。但早在上世紀８０年代，加拿大“不列顛哥倫比亞大學”的威廉

﹒昂魯教授就提出“人造黑洞”的設想。也許還是有人認為，這也

是科學家的事情，但俄羅斯科學家卻指出，宇宙黑洞的“小親戚”

───微型黑洞（歐頓）在地球上無所不在，並且給人類帶來許多

麻煩和災難。如果人們掌握了如何控制歐頓，就能生產出摧毀性的

恐怖武器。或者我們可以樂觀一點，說不定歐頓能為人類帶來更開

闊的視野。

本報綜合報道

２００１年１月，英國聖安德魯大學著名理論物理科學家烏爾夫﹒

利昂哈特宣布他和其他英國科研人員將在實驗室中制造出一個黑洞

，當時沒有人對此感到驚訝。人們覺得那不過是一個謊言，因為黑

洞是一個恆星爆炸後所產生的，它的質量大到即使是光線也不能逃

逸。所以，黑洞可能制造出來嗎？為什麼要制造出來？但烏爾夫他

們卻覺得制造黑洞的可能性非常大。他們設想的不是制造一個巨大

黑洞，而是一個小型的。此外，他們的聲明還指出，他們制造一個

小型黑洞是為了發展量子重力的理論。這樣一說，普通老百姓也更

放心了，誰會去關心一些空洞的理論？

一個黑洞炸彈=數百萬原子彈

俄羅斯《真理報》日前卻披露，俄羅斯科學家亞力克山大﹒特羅菲

蒙科指出：黑洞不僅可以在實驗室中制造出來，而且具有巨大能量

的“黑洞炸彈”將使如今人類談虎色變的原子彈也相形見絀，成為

不足一提的小兒科。

黑洞武器寫入俄軍事教材

亞力克山大在他的一篇研究論文中寫道：“制造出原子彈武器的這

５０年來，人們已掌握了如何平衡發生大規模核戰的邊線。但是，

在地球上還存在著更強大的力量，那就是黑洞，即使是像原子核大

小的黑洞（稱為歐頓，ｏｔｏｎｅ）也比世界上任何核電站的威力

都要大。一個這樣的黑洞炸彈的威力相當於數百萬顆原子彈，一旦

它爆炸，可以造成１０億人死亡。”

俄羅斯太空學家們早就開始關注有關黑洞現象的研究，在俄羅斯太

空學會為俄軍事院校２１世紀軍人編的一部教科書上，就有幾章專

門涉及“黑洞知識”。這本教科書的目錄中包括：黑洞、火山現象

與反物質歐頓、歐頓與地球災難、黑洞與神秘事件等等。讓人絕對

想不到的是，在這本教材的最後，科學家用短短的文字介紹了如何

發明黑洞武器、如何制造黑洞炸彈等。

５０多年後就能造出？

一個歐頓的質量是一個原子的４０倍。如果人類掌握了如何控制歐

頓，就像控制原子一樣，那就有可能制造黑洞炸彈和發電廠。一旦

到了那一天，人類就會意識到地球上根本沒有什麼自己人外國人，

也沒有生和死，沒有物質世界和反物質世界。人們只知道有聯合的

時空。

當然，“歐頓世紀”不會這麼快到來，但也不會太遙遠，科學家估

計是在５０～６０年後。

並非聳人聽聞 歐頓在地球無處不在？

對大多數人來說，可怕的黑洞是遙遠宇宙中的事，離我們還很遙遠

。然而亞力克山大認為，其實宇宙黑洞的“小親戚”───微型黑

洞在地球上無所不在，並且只能給人類帶來許多麻煩和災難。

歐頓引起人體自燃

地球上有些事情是無法解釋的。例如，奇怪的自燃事件。１９９９

年，一名白俄羅斯青年在電梯內自燃，被燒死，但電梯的內壁卻完

好無損﹔科學家指出，這些莫名其妙的事情的罪魁禍首正是“歐頓

”。歐頓有能量，足夠在身體內部引起一場火災。有一種說法，每

一個人體內都有一個歐頓。當體外的歐頓“引爆”了體內的歐頓，

將產生熱量爆炸。爆炸吸收能量，引起“體內燃燒火焰”。地球內

黑洞引爆火山

人可以自燃，同樣地球也“會”，那就是火山爆發。火山爆發事前

是很難預料到的，這也導致人們認為火山專家很無用。其實，到現

在，火山專家也和地質學家一樣不能理解：為什麼火山會存在？為

什麼這些能量和熱力會在同一個地方積聚，完全與物理規律相違背

？

火山的能量從何而來？物理學家很早以前就認識到：太陽上不僅只

有一種核能量。每一個行星內部都有黑洞。歐頓的反作用幫助了宇

宙和行星的發展。但我們也已經看到來自地下歐頓活躍性產生的後

果──火山爆發。

地球上每天不斷有奇怪的、難以解釋的事情發生。有科學家曾經說

：“我們不能把每樣無法解釋的事情都歸結於歐頓的作用。”但無

論如何，歐頓仍在不斷制造麻煩。

也許，在將來當人們知道如何運用時，黑洞的能量能給人類帶來難

以置信的遠景。但或許那可能是一場滅頂的災難，惟一可以逃過災

難的方法就是我們要更多地了解黑洞。什麼是歐頓？

科學家現在還不急於去區分歐頓和黑洞的概念。但我們可以得到這

樣的解釋：黑洞是一個巨大的反物質世界，一個歐頓是其中一個很

微小的部分。愛因斯坦是說出有黑洞存在的第一人。黑洞的概念則

由前蘇聯科學家米科海爾﹒史諾科夫提出。歐頓的概念則於１９７１年在前蘇聯出現。

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銀河系周圍充滿遊蕩黑洞　伺機吞噬星體

銀河系周圍充滿遊蕩黑洞　伺機吞噬星體
美國科學家稱，最新發現了數百個「無賴」黑洞在銀河系周圍，它們伺機吞噬與其相遇的恆星和行星，科學家用超級計算機模擬其威脅。

圖片說明：美國天文學家稱，數以百計的無賴黑洞就在銀河系周圍隨意遊蕩，其巨大的吸引力足以吞噬任何與其狹路相逢的星體。

[美國天文學家用超級計算機模擬「無賴」黑洞的對周圍星系的威脅

網易探索1月11日訊，據《每日電訊》報導，美國天文學家10日稱最新發現數百個「無賴」黑洞就正在銀河系周圍隨意遊蕩，它們伺機吞噬與其相遇的恆星和行星。

黑洞是密度超大的星球，能吸納一切，包括光。黑洞有巨大的引力，連光都被它吸引而無法逃脫。黑洞中隱匿著巨大的引力場，這種引力大到任何東西，甚至連光，都難逃黑洞的手掌心。黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為「黑洞」的緣故。

兩個不同大小或不同旋轉速度的黑洞相遇將會有什麼發生呢？最近科學家們利用超級計算機模擬了「無賴」黑洞可能帶來的威脅。

首先，相遇的兩個黑洞將會合二為一，並以2500英裡每秒的高速度在太空中飛行。任何星體或太空船要是與這種加強版的黑洞狹路相逢的話，必然被其吞掉，絕無生還可能。

美國納什維爾范德比爾特大學的天文學家Kelly Holley-Bockelmann博士表示，預測這種危險是非常困難的，監測這種無賴黑洞簡直就是徒勞。只有當這樣的一個黑洞吸納了大量的氣體後，人們才有可能對其進行探測。因為研究者可以觀察到附近受超強引力作用彎曲的光線，進而知道黑洞的行蹤。該過程會產生一種重力透鏡效應，使背景星體隨即移位並變得明亮耀眼。

Holley-Bockelmann對位於球狀星團之中的「中等質量」黑洞做了研究。球狀星團是由遠古以來的十萬到百萬顆星體組合成的。這種類型的黑洞質量可能相當於幾千個太陽，其存在還有爭議。Holley-Bockelmann的工作組研究了中等質量黑洞與小一點的「恆星型」黑洞相撞的後果，二者相撞會造成聯合的黑洞以極高的速度彈射出球狀星團。

天文學家現在有充足證據證明恆星型黑洞的存在，其質量小於一百個恆星，是巨星在其生命末期爆炸形成的，遍佈於球狀星團當中。如果以不同速度旋轉的黑洞發生碰撞的話也會產生類似的後果。

Holley-Bockelmann說：「球狀星團內的恆星型黑洞質量各異，其旋轉方式千差萬別，沒有規律，我們對黑洞的初始質量也有不同的假想。從最保守的觀點來假想，我們會發現即使球狀星團剛開始只有一個中等質量黑洞，碰撞合併之後也有百分之三十的球狀星體還保留著中等質量黑洞。如果採用最大膽的假想，那麼少於百分之二的球狀星團在碰撞合併後會保留著中等質量黑洞。」

針對這些黑洞可能給我們帶來的威脅，科學家們說：「它們幾乎不可能對我們構成威脅。它們的危險區——史瓦西半徑(Schwarzschild Radius)非常小，僅有幾百公裡。要知道我們周圍還有比這更危險的東西呢。」

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