天文學(xué)家們近日表示，得益于一種新的方法，他們已經(jīng)得到了有關(guān)我們附近宇宙中最大質(zhì)量黑洞確切的質(zhì)量和大小估算值。

　　一直以來，天文學(xué)家們一直都知道在M87星系的核心存在一個超大質(zhì)量黑洞，但是關(guān)于它究竟有多大，學(xué)術(shù)界則意見不一。一些意見認(rèn)為這個黑洞大約具有30億個太陽質(zhì)量。不過，在2009年，美國德克薩斯大學(xué)麥克唐納天文臺的卡爾吉布哈特(Karl Gebhardt)采用新方法對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后給出了不同的答案：64億倍太陽質(zhì)量。

　　不過這還有很大的不確定性，吉布哈特說。近日，他和他的同事們正式宣布了他們使用更精確的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算的結(jié)果。這些數(shù)據(jù)來自夏威夷雙子天文臺以及麥克唐納天文臺的觀測。計算顯示，M87中央黑洞的質(zhì)量不會小于66億倍太陽質(zhì)量，誤差正負(fù)4億倍太陽質(zhì)量。

　　對于一個距離我們僅有5000萬光年的星系，這個消息不壞。

　　吉布哈特在此間正在西雅圖召開的美國天文學(xué)會(AAS)冬季會議上對記者表示：在離開我們這么近的距離上，存在這樣的大質(zhì)量星系和黑洞，非常令人激動。你知道，這個距離真的就相當(dāng)于是我們的后院一樣。

　　這項研究已經(jīng)被《天體物理學(xué)雜志》接受，即將發(fā)表。

 　　這是一幅藝術(shù)想象圖，模擬的是未來當(dāng)我們的技術(shù)可以允許我們看到M87核心時將會看到的景象。大量氣體圍繞在中央黑洞周圍的吸積盤上，不斷流向黑洞視界范圍內(nèi)。圖像中間的黑色部分就是黑洞本身，即視界定義的范圍，在這一范圍以內(nèi)，任何物質(zhì)都無法逃逸。

 　　這是其中一個新近發(fā)現(xiàn)的“雙黑洞。左側(cè)的圖像來自斯隆數(shù)字巡天項目（SDSS）。而右側(cè)的圖像來自凱克天文臺，其分辨率允許辨別出兩顆緊靠在一起的活動星系核，它們的強大能量來自黑洞的驅(qū)動。

　　觀測和計算過程

　　吉布哈特的小組運用了雙子望遠(yuǎn)鏡上的一種設(shè)備，名為“近紅外場光譜儀”。它能測量圍繞黑洞運行的恒星的速度。當(dāng)然這臺望遠(yuǎn)鏡不能直接看清單個的恒星，但是借助自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，這臺光譜設(shè)備的分辨率足以幫助小組研究人員確定星群的平均移動速度。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)是一種通過計算機控制的微調(diào)系統(tǒng)，用以計算并補償由于大氣擾動產(chǎn)生的光學(xué)成像模糊現(xiàn)象，從而大幅提高地面望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量。

　　而另一方面，吉布哈特的同事，他的研究生杰里米·穆菲(Jeremy Murphy)則在麥克唐納天文臺，使用哈蘭史密斯望遠(yuǎn)鏡(Harlan J. Smith Telescope)上的一臺設(shè)備來追蹤M87星系外緣恒星的運動狀態(tài)。VIRUS-P光譜儀收集天空的星光，并判斷這整個星系的總質(zhì)量，包括圍繞星系邊緣分布的暗物質(zhì)。計算的結(jié)果是5.7萬億倍太陽質(zhì)量。

　　所有這些結(jié)果被輸入計算機以便生成一個電腦模型，最后的計算結(jié)果是一個約66億倍太陽質(zhì)量的黑洞，視界直徑達(dá)200億公里。這差不多是冥王星軌道距離的三倍，這個黑洞能毫不費力地吞下整個太陽系。

　　吉布哈特表示，他的小組的工作顯示了我們有能力判斷遙遠(yuǎn)星系中黑洞的質(zhì)量，只要我們能運用高精度的設(shè)備測量出其周圍的恒星運動數(shù)值。他說：這給了我們信心去對更遙遠(yuǎn)的星系進(jìn)行測量研究。

　　其中就有這樣一個星系，距離地球達(dá)35億光年，據(jù)稱含有一個180億倍太陽質(zhì)量的黑洞。如果被證實，這將使M87中央的超大質(zhì)量黑洞相形見絀。但是目前的這一估算值是建立在間接的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上的，吉布哈特希望他能運用第一手的測量數(shù)據(jù)去做出更好的判斷。

　　直接觀測黑洞的嘗試

　　正如許多科幻迷們所熟悉的，黑洞是一種超級致密的奇異天體。它擁有極強的引力，使得即便光束也無法從它的表面逃離。任何進(jìn)入它的邊界，即所謂“視界”范圍之內(nèi)的信息和物體將無法離開。黑洞可能形成于恒星生命最后的急速塌縮，或成為星系的超大質(zhì)量核心。目前，天文學(xué)家們已經(jīng)觀測到似乎源自黑洞的噴流和輻射現(xiàn)象，甚至還觀測到了圍繞黑洞運行的炙熱氣體吸積盤。但至今尚沒有一起黑洞的直接觀測記錄。

　　目前尚沒有直接的證據(jù)證明黑洞確實存在，就觀測證據(jù)而言，絕對是一片空白。吉布哈特在雙子天文臺的一場發(fā)布會上說。在現(xiàn)階段，為了確認(rèn)黑洞的存在，我們采用的是排除法。也就是說，對于某些天文現(xiàn)象，除了黑洞，其他解釋看起來真的站不住腳。”

　　吉布哈特很希望自己能直接看到黑洞，或僅僅是它的視界邊界也行。他認(rèn)為對于這個想法，M87將是個很好的候選目標(biāo)，因為它的質(zhì)量很大。我們所在的銀河系中心也有一個黑洞，不過要小得多，可能僅有400萬倍太陽質(zhì)量。這僅僅相當(dāng)于M87中央黑洞最新估算值正負(fù)誤差范圍的1%。

　　不管你信不信，一些天文學(xué)家正在謀劃著實施一個宏偉的計劃，名為視界望遠(yuǎn)鏡(Event Horizon Telescope)，其目標(biāo)就是對銀河中央的黑洞進(jìn)行觀測。這項計劃需要調(diào)動甚長基線干涉儀(VLBI)的全部射電望遠(yuǎn)鏡，并采用亞毫米波接收器。這樣就有可能獲得銀河中央黑洞視界范圍的圖像。

　　我們還需要兩三年時間來實施這個計劃，吉布哈特說。并且當(dāng)視界望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)備就緒時，他希望M87將成為候選目標(biāo)。這可是目前我們所知最清晰，最好的黑洞候選目標(biāo)。