多架望遠(yuǎn)鏡協(xié)同“作戰(zhàn)”
位于美國(guó)加州的CARMA望遠(yuǎn)鏡陣列，由6具10.4米直徑，9具6.1米直徑，8具3.5米直徑的天線組成
位于夏威夷的JCMT望遠(yuǎn)鏡
位于智利的ALMA陣列
發(fā)現(xiàn)第一個(gè)昏暗的污點(diǎn)將只是一個(gè)開(kāi)始。杜勒曼希望使用更短同時(shí)更為“鋒利”的0.87毫米波長(zhǎng)。與此同時(shí)，越來(lái)越多的望遠(yuǎn)鏡也將聯(lián)合起來(lái)，幫助研究人員進(jìn)一步揭開(kāi)這顆黑洞的神秘面紗。
地球“微波眼”的中心將位于智利的山脈沙漠地區(qū)，在這里，阿塔卡馬大型毫米/次毫米望遠(yuǎn)鏡陣列(以下簡(jiǎn)稱ALMA)正在制造之中。據(jù)悉，所有66個(gè)碟形衛(wèi)星天線將于2012年竣工并投入使用。杜勒曼說(shuō)：“重達(dá)800磅的ALMA將成為‘微波眼’的新主力成員?！蓖ㄟ^(guò)與地球上的其它望遠(yuǎn)鏡相配合，ALMA能夠提供一幅更為清晰的Sag A圖片，同時(shí)也可能發(fā)現(xiàn)M87星系內(nèi)一個(gè)更為龐大的黑洞。
形象地說(shuō)，ALMA也能為我們拍攝一部黑洞電影。杜勒曼說(shuō)：“最令我感到興奮的是，我們能夠?qū)⒛抗饩劢箷r(shí)間變異性?！痹诤芏嗖ㄩL(zhǎng)條件下進(jìn)行的觀測(cè)揭示了盤旋在Sag A周圍的氣體產(chǎn)生的輻射突然爆發(fā)。利用甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量法，杜勒曼希望對(duì)這些盤旋的并且實(shí)時(shí)被穹界吞噬的小閃光進(jìn)行觀測(cè)。他說(shuō)：“這可能是這部影片的最珍貴的鏡頭’?！?/p>
旋轉(zhuǎn)成關(guān)注焦點(diǎn)
這種觀測(cè)能夠揭示研究人員急于想知道的一個(gè)有關(guān)黑洞的問(wèn)題，即它們的旋轉(zhuǎn)。相對(duì)論指出，一個(gè)旋轉(zhuǎn)的黑洞將在太空結(jié)構(gòu)中形成一個(gè)漩渦，這種現(xiàn)象被稱之為“引力框架拖曳”。距離黑洞較近的熱點(diǎn)將被拖進(jìn)這個(gè)漩渦，這些熱點(diǎn)的移動(dòng)將暴露Sag A的旋轉(zhuǎn)速度。此外，我們也可因此了解這顆黑洞的過(guò)去，原因在于：它的旋轉(zhuǎn)依靠其吞噬的使之成為當(dāng)前“重量級(jí)”黑洞的物質(zhì)。
牛津密西西比大學(xué)的伊曼紐爾·伯蒂(Emanuele Berti)以及安娜堡密歇根州大學(xué)的馬爾塔·沃倫特里(Marta Volonteri)對(duì)黑洞一些不同“食物”產(chǎn)生的影響進(jìn)行了計(jì)算。Sag A在成長(zhǎng)過(guò)程中可能遵循一個(gè)穩(wěn)定的“飲食”結(jié)構(gòu)，即吞噬星系氣體。星系氣體共享星系的所有旋轉(zhuǎn)，在逐漸靠近黑洞過(guò)程中形成一個(gè)螺旋運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越快的盤，就像水從放水孔流出一樣。在星系氣體完全被吞噬時(shí)，它的旋轉(zhuǎn)便成為黑洞的一部分。如果Sag A的絕大多數(shù)重力都以這種方式增長(zhǎng)，它的旋轉(zhuǎn)可以提升到相對(duì)論可能允許的最大值。
此外，Sag A也可能通過(guò)吞噬任意軌道附近大量資源的氣體逐漸成長(zhǎng)壯大。這些“食物”隨機(jī)定向的旋轉(zhuǎn)在很大程度上彼此抵消，也就是說(shuō)，Sag A的旋轉(zhuǎn)速度可能很低。另一種可能性是，Sag A分層次成長(zhǎng)，就像體積較小的星系合并形成銀河系一樣。每一個(gè)星系帶來(lái)自己的大質(zhì)量黑洞，所有這些黑洞合并在一起，最終形成Sag A。在伯蒂和沃倫特里的模擬中我們看到，經(jīng)常只需適度的旋轉(zhuǎn)便可形成一個(gè)黑洞。
廣義相對(duì)論面臨挑戰(zhàn)
當(dāng)然了，所有這些均建立在假設(shè)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論成立基礎(chǔ)之上。在愛(ài)因斯坦提出這一理論幾乎過(guò)了一個(gè)世紀(jì)之后，廣義相對(duì)論仍舊是我們有關(guān)重力的最理想理論，并且與行星軌道以及引力透鏡效應(yīng)的精確觀測(cè)結(jié)果相匹配。布羅德里克說(shuō)：“廣義相對(duì)論的完美程度幾乎達(dá)到令人為難的程度?！?/p>
但科學(xué)家從未在黑洞附近的超強(qiáng)引力條件下驗(yàn)證這一理論，此時(shí)的廣義相對(duì)論預(yù)言面臨最為極端的一種情況。布羅德里克希望通過(guò)跟蹤熱點(diǎn)在扭曲空間的移動(dòng)，對(duì)廣義相對(duì)論進(jìn)行修訂。他說(shuō)：“最理想的方式就是讓一名大學(xué)生手持激光指示器進(jìn)入星系中心。如果這些閃光真的出現(xiàn)，我們便可用它們替代?！?/p>
通過(guò)確定Sag A附近時(shí)空準(zhǔn)確形態(tài)，這部有關(guān)閃光的電影便可將相對(duì)性和一些相競(jìng)爭(zhēng)理論——用于解釋恒星與星系的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)更多地與暗物質(zhì)和暗能量有關(guān)——區(qū)分開(kāi)來(lái)。與相對(duì)性相競(jìng)爭(zhēng)的理論包含一些復(fù)雜的想法，例如標(biāo)量-張量-矢量引力以及f(R)引力。
杜勒曼4月進(jìn)行的最新觀測(cè)能否發(fā)現(xiàn)一些奇怪的事情？穹界是否擁有一個(gè)奇怪的形狀？又或者一無(wú)所獲。布羅德里克說(shuō)：“在此之后，我們便要面臨一個(gè)問(wèn)題?！币环N可能性是，在超強(qiáng)引力情況下，相對(duì)論是完全錯(cuò)誤的。另一種可能性是，銀河系中心的“怪物”Sag A要比我們認(rèn)為的更為昏暗。(孝文 新浪科技)
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