宇宙中漂游的“孤立黑洞”

宇宙是永远膨胀还是停止膨胀或开始收缩取决于宇宙的平均质量密度。观察到的宇宙质量总和不到防止膨胀所需的临界质量的1%。科学家认为超过90%的物质还没有被观察到。这些不能被任何光学仪器观察到的“暗物质”被李政道认为是当代科学的四大问题之一。在今年1月举行的美国天文学会第195次会议上，印第安纳州圣母大学的本·内宣布天文学家发现了两个孤立的黑洞，恒星质量漂浮在银河系中。

本尼说:“这一发现表明黑洞无处不在，许多质量巨大的普通恒星在生命末期进化成黑洞而不是中子星。”它们可能是我们长期寻找的银河系中“暗物质”的一部分。这一发现表明，恒星质量黑洞的产生并不像传统恒星理论认为的那样需要双星系统的某种相互作用，黑洞也可以在巨大的孤立恒星坍塌后产生。

黑洞不能被直接观察到，只能通过间接方法来验证。天文学家过去发现的恒星质量的黑洞都围绕正常恒星运动，它们的存在是由其对伴星的影响决定的。然而，这两个孤立的黑洞是利用微透镜探测技术和哈勃太空望远镜非凡的分辨能力发现的，直接观察到更远恒星的光线因其巨大的引力而弯曲。

根据广义相对论的原理，光在引力场中会弯曲。当一个巨大的物体经过一颗背景遥远的恒星前面时，恒星的光会弯曲形成恒星的两个独立图像。然而，对于恒星质量的黑洞来说，弯曲角太小，无法观察到，小于哈勃分辨率的1/100。但是这种弯曲的动作就像一个强大的凸透镜，它汇聚光线并照亮恒星图像。这种被称为重力微透镜事件的现象是微透镜探测技术的原理。

天文学家已经观察到恒星非常密集的银河中心，这增加了发现重力微透镜事件的机会。1996年和1998年，澳大利亚堪培拉的一台直径为1.3米的望远镜发现了这一现象，两台直径为0.9米和1.9米的望远镜也立即进行了更精确的观测。这两个事件的持续时间很少，分别达到800天和500天，这表明起透镜作用的物体质量很大。

通过仔细分析，我们可以看到每个透镜的质量大约是太阳的6倍。如果假设它们是这种质量的普通恒星，它们应该比遥远的背景恒星亮得多。此外，这个质量太大，不可能是白矮星或中子星，所以只有黑洞是最合理的解释。

1999年6月15日，哈勃清楚地识别出了在1996年事件中被透镜化的恒星，并精确地测量了事件发生后的亮度。它拍摄的照片显示，具有透镜效应的恒星相互重叠，因此分辨率较低的地面望远镜无法将它们分开。与此同时，哈勃望远镜进一步对黑洞的质量做出了更准确的估计。

1998年的事件更加光明。天文学家可以通过地面望远镜利用透镜效应确定恒星的亮度，但这仍有待哈勃进一步证实。

目前，在银河系中心方向已经发现了300多种被认为是重力微透镜的情况。更长的持续时间可能是由于“透镜”的质量非常大或者“透镜”和光源之间的速度相对较慢，但是具体情况需要在获得更多信息之后确定。

1996年的微透镜事件:从这两个地面望远镜在同一地区不同时间拍摄的照片中，可以看出盒子中间的一颗恒星的亮度略有增加。天文学家认为，这是由一个看不见的巨大物体造成的，即一个孤立的黑洞，质量是太阳的6倍，漂浮在恒星之间，在恒星前面经过。

哈勃拍摄的照片:由于观测到的星域非常拥挤，使得带透镜的恒星照相机(箭头所示)与其他恒星(圆圈中的另外两颗明亮的恒星)混合在一起，地面望远镜无法精确测量微透镜事件前后恒星的亮度变化，只能依靠哈勃望远镜。在最后两张照片的同一区域，哈勃望远镜通过透镜效应清楚地识别出这颗恒星，并获得了它的真实亮度。