2016q4 intro

黑洞— 超級比一比 黑洞是一種重力強大到連光都無法脫離其「表面」的天體。天文學家一開始並不 相信這種理論預測的奇怪天體，後來根據眾多的觀測證據與推敲，逐漸認為黑洞 普遍存在於宇宙中。主要是因為黑洞(相較於其他所有可能天體)最合理描述了許 多天體如何能以特有的方式影響周圍天體或氣體運動，或是讓鄰近物質在掉入天 體之前能釋放出極為可觀的輻射。這些往黑洞掉入的物質形成了稱為黑洞吸積流 的結構，部分吸積流能在掉入黑洞表面前逃逸，甚至有可能被磁場集體加速，形 成黑洞噴流的壯觀現象。 我們可以根據黑洞的質量幫黑洞分類，從數個太陽質量的恆星級質量黑洞，到數 百萬甚至數十億太陽質量的超大質量黑洞。這些黑洞系統往往因為吸積流或是噴 流而顯得明亮顯眼。前者位於星系的不同位置，形成原因是由大質量恆星演化末 期因為重力塌縮而產生，且當黑洞形成時，可能會伴隨產生伽瑪射線爆的事件。 後者多位於星系的中心，可能是由於黑洞的不斷合併而形成，這類超大質量黑洞 能藉由輻射、噴流、與衝擊波影響著恆星的形成，對星系演化有重要的作用。 形成黑洞的關鍵是「緻密」。本期季報中我們藉由尺寸和質量來比較不同系統的 緻密程度。如果要進一步探討緻密天體的特性，尤其是黑洞周圍特殊的時空特性， 就需要了解廣義相對論對引力的描述。 並非所有被黑洞吸引的物質都會掉入黑 洞。在離黑洞很遠的地方，黑洞所造成的引力表現幾乎符合牛頓的萬有引力定 律。 儘管有許多間接證據暗示某些天體的本質是黑洞，但因為這些天體在天空中實在 是太小且距離我們太遙遠了，目前實際的天文觀測還未具有足夠的解析度，來一 窺黑洞並取得其存在的直接證據。根據廣義相對論，當帶有質量的物體變得更加 緻密的時候，物體周圍的時空特性會變得十分特殊: 空間沿著徑向方向被拉長， 且時間的流逝速率越接近質量中心則流逝得越慢!光線在這樣的彎曲時空行進時 也不再是走直線。藉由國際合作和特長基線干涉儀(VLBI)觀測技術的發展，在不 久的將來，我們將有機會以足夠的影像解析度，觀測到黑洞附近的有趣影像與其 他資訊，來驗證黑洞的存在以及廣義相對論的正確性。目前中研院天文所所進行 的「格陵蘭望遠鏡」(GLT)及「事件視界望遠鏡」(EHT)計畫，正是致力於這樣的 目標! (主筆/卜宏毅)