黑洞合併時像極了太極圖中旋轉的陰陽魚。(NASA)
黑洞合併時像極了太極圖中旋轉的陰陽魚。(NASA)
雙子星望遠鏡。(雙子星天文台)
雙子星望遠鏡。(雙子星天文台)
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就在不到2個月以前,美國太空總署(NASA)宣布發現質量為太陽210億倍的超級黑洞。而4月6日,NASA宣布發現另一個超級黑洞,質量為太陽的170億倍,而且發現的位置顛覆天文學家的普遍認知——位於一個星系稀少的星系群,也就是所謂的「星系荒野」中心——這與原先預期的巨大黑洞存在環境不符。

新發現黑洞為何特別

   由加州大學柏克萊分校華裔天文物理學教授馬中珮帶領的團隊,發現了這個位於僅有20個左右星系的波江座、距地球約2億光年的橢圓星系NGC 1600中心的超級黑洞。這項發現意味著超級黑洞或許遠比先前想像的還要常見。馬中珮比喻說:「這就像是在堪薩斯州小鎮中矗立的摩天大樓。」

馬中珮的團隊2年前開始研究恆星、暗物質及地球附近100個最大星系中心的黑洞,而新發現的黑洞被暱稱為「NGC 1600怪獸」。過去的觀點認為,這種大小的星系不太可能有黑洞,而超級黑洞通常都在星羅密布的星系群中心被發現,包括先前在擁有逾千個被確認星系的后髮座星系團中最亮星系NGC 4899中發現的黑洞。

馬中珮說:「后髮座這種豐饒的星系團非常罕見,但NGC 1600這種大小的星系卻較常見……現在的問題是:『這是冰山一角嗎?』或許還有更多『怪獸黑洞』不住在大樓林立的曼哈頓,而是在中西部平原罕無人跡的偏僻小鎮麥田中」。

根據哈柏調查對於黑洞的研究,科學家認為黑洞質量和所在星系群中央核心大小成正比。這次發現的超級黑洞的質量佔NGC 1600星系的2%,比一般黑洞高10倍。「正比關係」無法應用在此。馬中珮認為,新發現對天文學研究的意義在於探究這個黑洞的質量從何而來?

馬中珮團隊嘗試對這個超乎意料的現象提出解釋,認為這個超級黑洞的成因可能是早前2個星系合併的結果。馬中珮形容這個黑洞可能非常「貪吃」,在形成過程中不斷吞噬周圍的氣體,從而越長越大,「現在成為一個『沉睡的巨人』」。無論如何,NGC 1600星系都是能讓科學家研究重力波的良好環境,「因為重力波的產生不是來自於結合完成的黑洞,而是正在旋轉或碰撞中的黑洞」。

新發現黑洞如何找到

馬中珮還表示,從事「黑洞研究本身也是個黑洞」,而始終保持好奇與興趣,讓自己有不斷的耐心與毅力在這一浩瀚未知的領域長期堅持。黑洞對她來說充滿魅力,黑洞的引力讓其不可見,需要透過間接方式發現。而在人類居住的太陽系所在的銀河系中,研究黑洞的性質能讓人了解宇宙的過去和未來。

馬中珮出身新聞學研究世家,父親是知名新聞學者馬驥伸,母親是曾任中華民國監察委員的資深媒體人黃肇珩。而她自己鑽入黑洞研究領域已有8年。新發現是她的團隊在近5年來發現的第2個超級黑洞。他們透過位於夏威夷的雙子星望遠鏡測量星體移動速度,發現這些星體明顯受到黑洞的引力。他們還計算出黑洞的質量。

   團隊發現,在星系中心往外3千光年內的星體,一部分圍繞著黑洞轉,而且小心翼翼地避免和黑洞太靠近;另一部分卻直接遠離中心,表明它們曾與黑洞靠太近,以至於被黑洞的力量往外推,這種情況特別可能是發生在雙黑洞系統中。而哈柏望遠鏡以往拍攝的影像也支持有關推測:NGC 1600星系中間的亮度明顯比其他橢圓星系弱;被往外推的星體數量推測可能有400億個,彷彿把整個星系的星體都彈了出去。

多世界說和陰陽理論

   黑洞是根據廣義相對論所預言的在宇宙空間中存在的一種質量相當大的天體,是恆星演化的最後階段。雖然不會放射出物質或輻射,黑洞可以與鄰近的恆星構成雙星系統,並使伴星的氣體物質以螺旋軌道衝進黑洞。物質在急速壓縮下可達10億度高溫,從而產生可被觀測的Χ射線和伽瑪射線。

   在哲學領域,黑洞被視為是宇宙的一種。對於只能觀察到黑洞範圍的物種來說,黑洞就是他們的宇宙。

   用道家的概念來描述:黑洞成為奇點時就是「無極」;以超新星爆發的初始時就像「太極」;生成物質和暗物質時就像產生「陰陽」;物質和暗物質繼續演化,物質生成各種元素,也就是「五行」;這些元素再聚合成萬物,而暗物質的演化應該也有相似性。還有理論認為,黑洞可能是通往另一個宇宙的通道。

其他學派也有一些描述宇宙生成的理論。從目前天文學觀察到的數據來看,銀河系可能就是個大黑洞,其他幾個大的星系也很有可能是黑洞。如果考慮宇宙之外是否存在著另一個以其他規則運行的世界,這在佛教經典裏也多有論述。佛家認為存在著無窮多個世界,而這與物理學中的「多元宇宙」假說不謀而合。◇

 

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