友情提示：如果本网页打开太慢或显示不完整，请尝试鼠标右键“刷新”本网页！
黑洞-第14部分
快捷操作: 按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页 按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页 按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部! 如果本书没有阅读完，想下次继续接着阅读，可使用上方 "收藏到我的浏览器" 功能 和 "加入书签" 功能！
上去运动得比光速还快）。而如果蝎虎型天体的喷流确是朝向地球，来自靠近中心处的发射线就会被喷流的极强辐射完全淹没。
连续与变异
对“正常”星系，也就是核心光度弱于其余部分的星系的观测表明，它们有许多与活动星系共同的性质。最明显的例子是银河系，其核心是一个具有高度集中质量的射电源。看来可以合理地设想，活动星系核并不是什么外来的怪物，而是处在有利于中心活动的演化阶段的星系。
活动星系核最重要的性质是具有高度集中的大质量。前面所讲的观测方法能用来估计任何一个邻近星系核的质量值，只要它不被尘埃所遮掩。这些方法对邻近星系核的应用已经在过去几年产生了，并正在继续产生出惊人的结果：中心大质量的存在似乎是几乎所有星系的共同特征，无论是旋臂型的还是椭圆型的，是巨型的还是矮型的。在众多的事例中，这里只介绍特别有趣的两个。
银河系属于一个约有20个成员的星系群，居于支配地位的是仙女座大星云。它与地球的距离只有200万光年，用肉眼即可看见。它是银河系的近亲，也是旋涡星系，化学成分相同，也有小的卫星系，只是尺度比银河系大了将近一倍半。由于它的盘面不与观测方向平行，它的不活动核心可以用光学望远镜观测，并且可以测量核心附近恒星的分布。最新的计算表明，它的暗弱中心的质量为
1000万M，这个星系有着型号挺好的中心发动机，不过没有运转。
梅西叶32是仙女座大星云的卫星系之一，是一个质量相差一百倍的矮椭圆星系，完全不活动，只不过是一群绕核心转动的高龄恒星的集合而已。气体和尘埃的缺乏使得可以很高精度观测其核心部分，并得以计算出恒星是在围绕一个500万M／wi的看不见的中心质量运转。这个矮星系的心脏和银河系的一般大。
由此可见，如果大多数星系的核心都有着巨型黑洞，那么它们活动的程度则取决于见光年半径内恒星和气体，也就是“燃料”的密度。梅西叶32虽有巨大的发动机却完全不活动，也就不足为怪，因为这个椭圆星系很小，包含的恒星不多，并且完全没有什么气体。梅西叶87是另一个极端，这个巨大的椭圆星系里可能有一个50亿M的黑洞。它的核心有一定的活动性，但比类星体要弱得多。按照它的光度来推算，每年只需有万分之一太阳质量的气体被吸入黑洞即可。这个数量的物质是很容易由黑洞附近的数百万颗恒星来提供的，因为恒星在其演化进程中丢失气体是一种正常现象。梅西叶87有可能是一个熄灭了的类星体，那个类星体的马力开得最足的时期大约是在10亿年前，那时尽管它距离地球有5000万光年之遥，亮度却与水星相当，因而应能在夜间用肉眼看到。
其他能源机制
探测到活动星系核中物质的高度聚集，还不是巨型黑洞存在的确定证据。原则上，其他两种天体也同样可以成为致密的和高效的发动机：极端密度的星团和单个的超大质量恒星。这些参与竞争的模型能经受得住更严格的考查吗？回答是否定的。
星团模型的基础是星团内异常的超新星爆发率。超新星作为大质量恒星热核演化的自然结果，在统计上是很稀少的：一个星系里每百年只有几个。但是，在很密集的星团里，超新星爆发的频率会由于恒星碰撞而增大。两颗恒星碰撞的结果，通常是并合成一颗大质量星，这颗星就会更快地朝着超新星状态演化。计算表明，在一个包含10亿颗恒星的密集星团里，恒星间的碰撞是如此频繁，可能形成的大质量恒星是如此之多，以至于每年可以有10次超新星爆发。
星团模型有三个主要问题，首先，它不能解释类星体和蝎虎型天体光度的巨大变化。相对于类星体的烈火来说，每个超新星爆发只是燃着一根火柴，为产生类星体的光变，必须有一千个超新星同时爆发。其次，星团不能产生出大尺度的稳定的宇宙喷流，因为它不能给定一个特别的方向来推斥物质。第三，也是最严重的反驳是，致密星团是极不稳定的。聚集在1光年半径内（这是由观测给出的限制）的10亿颗恒星的集团，只能维持100万年就会坍缩成为黑洞。这么多活动星系校要在这么一个短暂而特殊的演化阶段都被观测到，那可真是一个奇怪的巧合。奥克姆剃刀再次干预，排除了致密星团作为活动星系核能源机制的可能性。
超大质量恒星模型的遭遇也不见得好。恒星结构的理论已经说明了为什么观测不到质量超过100M的恒星。不过，天体物理学家仍在不断地推测10万到1亿M的超大质量恒星的存在。这种恒星的主要特征应当是极其明亮，但这也正是问题之所在：这种星只是一个巨大的光子球，而光子球并不是稳定的系统，即使这种星通过某种尚无人知晓的机制形成了，它们也必定很快就爆发或是坍缩。
由于此路不通，又有几个超大质量星的变种被发明出来，以期能维持巨大质量的稳定存在。一种叫做“巨转星”，就是快速转动的超大质量星，由离心力来维持平衡。还有所谓“巨磁星”，依靠巨大的内部磁压来稳定。这些猜想的星都像是放大的脉冲星，都有能为喷射物质提供特定方向（转动轴或磁轴方向）的优点。但是，广义相对论证明，它们本质上都是不稳定的，主要原因是引力波造成的能量损耗，而且，巨型脉冲星会产生周期性光变，而这从未在任何活动星系核中观测到。
总之，为解释星系核的活动，巨大的吸积着的黑洞是唯一能符合所有理论和观测要求的模型。这种黑洞的形成是由广义相对论预言的，而且已被确认是所有大质量天体引力坍缩的最后结果。黑洞是稳定的，能通过吸积物质而成为将引力势能转化为辐射的理想场所。最后，黑洞不仅能释放落向它的物质的能量，而且它自身也能提供巨大的转动能（见第11章）。由于转动轴能为喷射物质提供特许的方向，转动黑洞附近也能产生气体喷流，类似于恒星SS433，却是在大得多的尺度上（见图66）。
怎么吃
取10％的平均效率，则光度最小和最大的活动星系核需要消耗的气体分别是每年0．of 和100倍太阳质量。这些物质是如何被提供的呢？
在像银河系这样的旋涡星系里，恒星每年喷发出一个太阳质量的气体。难以理解的是。这些散布在10万光年直径的盘里的气体，怎么才能被引导到直径只有1光年的小小核心里？另一方面，有些椭圆星系虽然没有星际气体，却也有活动性，主要的表现就是发射出射电喷流。
因此必定存在一种更激进的机制，能在核心区域自身内产生出大量气体。既然气体是被包含在恒星里，黑洞要进食就得击碎恒星。
巨型黑洞完全能够吞噬整个的恒星。太阳同一个巨型黑洞相比，就像是砂粒之于足球，但是，这种吃法并不释放能量，恒星的所有能量都消失在黑洞之中，而黑洞只不过稍稍增大点质量而已。要使能量释放，恒星就必须在黑洞外面破碎，导致有些碎片能成为吸积盘的成分。
管星式恒星
在许多方面，沉浸在星团里的巨型黑洞，与被誉星“随从”所围绕着的太阳报相似。星团中的恒星就像一种能量储藏器，一般情况下离黑洞甚远，因而几乎不受中心引力场的影响。但是，一已有的恒星在黑洞附近掠过，就会受到加速而偏离原有的轨道，有时其中一颗星会直接落向黑洞。从这时起，这颗星的命运就完全由吸引它的引力饼和照射它的辐射场来控制。像靠近太阳的管星那样，这颗星也受到很强的辐射，辐射不是来自黑洞，而是来自其周围吸积盘的高温区域。恒星于是开始蒸发，逐渐脱去外层，直到露出热核反应的核心。如果这颗星并不过份靠近黑洞，它就还能沿抛物线轨道离开引力讲，不至被损坏得太严重，并且在几年后会返回到原先的位置，否则，这颗“香星式”恒星就会由于失去了太多的轨道能量而被黑洞束缚在一个椭圆轨道上，并且越来越向中心靠近，在每次经过“近心点”时都丢失一些气体。
但是，若星式恒星的蒸发只能为黑洞的食物供给作出很有限的贡献，星系核的活动要求黑洞消耗相当于整个恒星的气体。有两种情况能使恒星以适当的方式瓦解：一种是黑洞附近的两颗管星式恒星的碰撞；另一种是单个恒星被黑洞的潮汐力撕裂。
恒星碰撞
太阳系里两颗管星相撞的机会是微乎其微的，而在黑洞附近就不是如此。恒星之间碰撞的理论表明，两颗太阳类型恒星的低速（低于500公里／秒）碰撞是“软”碰撞，它们将粘结在一起，成为一颗大恒星。如果它们的速度大于500公里／秒，恒星就会被撞成碎片并散射开去。在星系盘甚至星团里，恒星的速度很少有超过200公里／秒的，然而，巨型黑洞的极深力洪能把附近恒星加速到每秒几千公里的速度。可以计算出，在一个10亿M黑洞周围10光年的范围内，香星式恒星的碰撞是毁坏性的，发生的频率为每年10次。碰撞的碎片成为气体云，在围绕黑洞的轨道上运转，填充着黑洞的“食品柜”。
不过，恒星间的碰撞看来只能作为那些含有很大黑洞的类星体的维持机制。对于那些其中黑洞较小、活动性也差些的星系核，恒星碰撞的频率就太低，以至于可能根本不起什么作用。
黑潮汐
巨型黑洞周围最惊心动魄的现象恐怕就是恒星被潮汐力所粉碎了。当一颗恒星在黑洞附近运动时，它靠近黑洞的一侧所受的引力比另一侧所受的要强，两侧受力之差就是由黑洞所施加的潮汐力（见“宇宙高尔夫球场”一节）。如果恒星运动的轨道近似是圆形的，潮汐力就总是很小，恒星能够调整其内部结构，成为朝向黑洞拉长的形状，以与外力相适应。但是，如果恒星是在黑洞引力场内的一个偏心轨道上运动，潮汐力就会随着它与黑洞距离的减小而迅速增大（在黑洞中心潮汐力成为无穷大，见“轻率的宇航员”一节），于是就会有这样一个位置，潮汐力达到与把恒星约束在一起的力一样大，恒星就再也不能调整其内部结构，而是开始急剧地变形，并被无可挽回地瓦解。
这种壮烈的事件只有当恒星行进到与黑洞的一个；临界距离以内时才会发生，这个距离称为洛希限度，因法国数学家洛希在1847年研究行星与其卫星之间的潮汐力问题而得名（络希的名字也被用于命名表征双星弓I力影响范围的“洛希瓣”，见图59有趣的是，一颗超过了洛希限度的恒星的破碎，就像它与另一颗相对速度超过500公里／秒的恒星相碰撞时一样容易。恒星一旦穿越洛希限度，它就像是与自己碰撞一样）。
洛希限度的大小主要取决于黑洞的质量，如果黑洞质量太大，即超过1亿M，黑洞半径（与质量成正比）就会比洛希限度大。这种情况下恒星只有在黑洞内部才会被潮汐力破碎，所有碎片自然也都在黑洞之内，天文学家也就什么都观测不到。对于质量较小的黑洞，恒星能在黑洞外被潮汐力摧毁。这就是为什么今天的大多数天体物理学家相信，赛弗特星系和那些几乎不活动的星系核里有着质量在11万到1亿Mpe间的黑洞，这些黑洞在吞食着由潮汐力撕裂的恒星碎片；而类星体和明亮的星系核里有着质量更大的黑洞，吸积原料则由恒星碰撞来提供。
“薄煎饼”
关于恒星被潮汐力变形和破碎的描述长期以来是以洛希对行星周围圆轨道上液体或固体卫星的研究为基础的。他证明，一个天体在另一个近邻大质量天体潮汐力作用下，会趋于在朝着后者的方向上伸长，而在垂直方向上收缩。这就是海洋面不仅在最靠近月亮处较高（那里受到的月亮引力最强），而且在正相反的位置上也较高的缘故（图67）。如果潮汐力相当大，如在一些很紧密地束缚着的双星系统的情况中，天体就会被拉成瘦长，像雪茄的形状。洛希限度就是这样一个距离，比它更近时变形会如此严重，以至于天体不再能稳定存在，而是开始破裂。
尽管以上所述对地球一月亮的情况是正确的，对黑洞一恒星系统却未必如此，因为天体的类型大不相同。布兰登·卡特和我本人几年前在默冬天文台决定重新考查这个问题，我们发现了未曾预期的现象，使得一些已被人们认可的关于天体被摧毁的概念受到了挑战。
黑洞一恒星系统与行星一卫星系统的差别主要是两点。第一，香星式恒星的轨道不是圆形的，而是拉得很扁的。一颗恒星要到达潮汐力具有破坏性的区域，它就必须沿很偏心的轨道运动。如果银河系中心确有一个质量为300万M、半径为1000万公里的黑洞，则任何一个像太阳这样的恒星行进到距黑洞2亿公里以内时都会被摧毁，因为这个距离就是银心的洛希限度。我们给自己提出的问题是这样的：对于一颗深入到了洛希限度以内而又没有被黑洞吞噬的恒星，将会发生什么？在1000万公里的黑洞表面和二亿公里的洛希限度之间，毕竟还有很大的空间。潮汐力与到黑洞距离的立方成反比而变化，这就是说，在比洛希限度小10倍的距离上，潮汐力比在络希限度处要大1000倍，而后者本身已大得足以摧毁恒星。因此一颗进入到洛希限度以内深处的恒星看来会比仅仅擦过该限度的恒星遭遇到凶暴得多的灾难。
黑洞一恒星系统第二个重要的特征是承受潮汐力的天体的性质：太阳这样的恒星与月亮或行星不同，是由气体而不是由岩石组成的，因此就更容易被潮汐力压缩。这正是深入到巨型黑洞的洛希限度以内的恒星所要发生的变化。虽然开始时它趋于变为雪茄形，但潮汐力像巨大的轧机一样很快就把它压成摊在轨道平面上的薄饼（图68）。
压缩意味着加热，这两个过程都很敏感地依赖于进入洛希限度以内的深度。如果恒星只是刚刚擦入该限度内，潮汐力还不足以压缩它，它就像一只巨大的水球一样，被拉长成雪茄形并膨胀，终于在再从洛希限度内出来后碎裂。与此相反，如果恒星深人到小于洛希限度10倍的距离，它就会被潮汐力高度压缩，在0．l秒内密度增大1000倍，温度升高100倍。当然，恒星最终也会碎裂，组成它的气体会消散，但在此之前它却像一个巨大的极高温极高密度的薄煎饼。
黑洞引爆器
恒星被挤压成“薄煎饼”的最惊人后果是其中热核爆炸的发生。支配着能量流的热核反应速率密切地依赖于温度。对于一颗处在流体静力学平衡中的恒星，如像太阳，其中心密度是100克／立方厘米，温度是开氏1500万度。在这种“正常”条件下，占支配地位的核反应是氢聚变，反应速率极其缓慢（见第4章）。
如果一颗恒星碰巧落到了巨型黑洞的洛希限度以内，其中心温度就会在0．l秒内升至10亿度。就像导致超新星爆发的情况那样，热核链反应被大大加速了。在这个短暂的加热时间里恒星中的氢并不能聚合，但那些原先处在呆滞状态的较重元素，如氦、氮和氧，却能在瞬间转变成更重的元素，并释放出能量。恒星煎饼里发生了热核爆炸，成了一种“偶然的超新星”。
这种爆炸的影响是深远的。一部分恒星碎片作为高温气体云块被吹离黑洞的控制范围，并能携带所有与之碰撞的其他云块一起远去，其余碎片则迅速地落向黑洞，产生短暂的辐射爆发。像超新星一样，恒星薄饼也是制造重元素的熔炉，然后又把这些元素遍撒于星系之中。不过，计算表明，恒星饼所产生的重元素比例与超新星所产生的稍有不同，因此在不久的将来就可能从靠近活动星系核心的云的辐射谱中探测这些元素，从而为恒星被巨型黑洞所炸碎的过程提供直接证据。
超新星和恒星饼的热核爆炸的起因都是引力。对于超新星，恒星自身的引力场使它不能保持稳定，通过核心的坍缩而引起爆发。对恒星饼来说，则是黑洞的引力场从外部压缩恒星，并使它爆发。
这种由黑洞的极强引力导致恒星爆发的事件是罕见的。进入黑洞洛希限度的恒星数目本身就很有限，在活动星系核里大约是每年1颗，而在银河系核心则是每1000年1颗，而这些恒星中只有十分之一能足够地深入，以至于爆发。但是，潮汐力并不是制造恒星饼的唯一手段。在10亿M的超大质量黑洞附近，高速飞行的恒星之间的迎头相撞是相当常见的（大约每年10次）。这种相撞也可以形成暂现的恒星饼，因此，恒星饼爆发现象可以在几乎不活动的星系和类星体中起同样重要的作用，区别只在于前者的中心黑洞质量不很大，恒星饼是由潮汐效应制造；而后者有更大的黑洞，恒星饼是产生于恒星的碰撞。
同类相食
知道了内燃机能提供动力并不等于懂得了汽车如何得以行进。虽然巨型黑洞作为活动星系核中心发动机的模型是很有道理的，但我们仍须承认对活动过程的详情还所知甚少，类星体仍然是宇宙中最神秘的现象之一。
对类星体的分布而不是单个类星体的观测，已经提供了关于它们的形成、熄灭以及对母体星系生涯的影响等方面的大量信息。首先的问题是，是否所有星系在演化进程中都会或早或迟地经过类星体阶段，而究竟又是什么条件造就了这种壮观的状态？学者们的想法颇有些自相矛盾。类星体只是在非常遥远的星系里被观测到，也就是说是存在于很久以前，那么它们就应当是属于星系演化的早期阶段；而另一方面，如果类星体所需要的巨型黑洞是由恒星级别的种子发展而成的，就又意味着类星体是星系演化的晚期状态，大多数星系尚未到达这个阶段。
如果所有星系都或迟或早地要经过活动阶段，观测到的类星体数量相对很少这一事实表明，活动阶段是很短暂的，只能持续大约几万年的时间。但是关于延展的射电喷流的观测看来又表明中心发动机的运转时间不可能如此之短，因为喷流就将无法准直地延伸这么大的距离。然而类星体阶段又难以持续得更长，因为燃料供给问题无法解决。综上所述，活动的类星体状态必须持续大约1亿年，而又只发生在能够短时期地具备特别有利的条件的少数星系中。按照这个设想，类星体活动在黑洞一旦达到足够大的质量并且可得到充分的气体和恒星“燃料”供给时就开始，并随着燃料供给降低到某一水准之下而熄灭。这样看来，死亡的类星体应当比活跃着的更多（类星体都位于数10亿光年之外，而其寿命只有约1亿年，因此所有现在观测到的类星体实际上都早已熄灭）。
只要重新供给食物，死亡的类星体可以复活。在核心区星团被耗尽之后，需要的是从别处提供物质。星系的相遇是相当常见的事，尤其是在含有数百或数千个成员的星系团里。最近的观测显示，许多类星体都与碰撞的星系有关联，星系内的活动可以由星系之间的物质转移而激发，就像恒星X射线源的动力是来自对伴星物质的吸积一样。
还有一个事实已被注意到，就是在邻近星系中，那些成对或成群的比孤立存在的要稍微活动一些。这个现象在拥有大量成员的星系团的中心尤为明显。那里有着比“正常”星系大100倍的“超巨型”椭圆星系，那些星系的射电辐射特别强，并且周围有一群卫星系在朝着它们下落。这种超巨星系因而就会通过同类相食，即吞噬邻近的较小星系而变得更大。可以合理地设想，许多被捕获的星系中心有着大黑洞，于是那贪吃的星系里可能就有着多重核心，即包含着多个黑洞，那些黑洞会相互扰乱周围物质的分布，从而使吸积率增大。事实上在巨型射电星系里确已观测到几个活动中心。然而，一群黑洞注定最终要并合成单个巨型黑洞，其表面积大于并合前各个黑洞的表面积之和，于是在遥远的将来总有那么一天，黑洞吃光了食物，活动星系也就沉寂下来。
而现在，如果黑洞确是类星体的发动机，我们就得到这样一个看似奇怪的结论：黑洞本身是肉眼所完全不可见的，但若它恰当地被恒星的气体所围绕，就会成为宇宙中最明亮的光源。第十八章 引力光
我必须向爱因斯坦先生提一个问题：在您的理论里引力作用是以多大的速度传播的？
——H克斯·玻恩（1913）
牛顿理论中的引力是一种在物体之间瞬时地作用的力，如本书前面所述，这个思想是包括牛顿本人在内的众多物理学家所不能接受的。一个世纪后拉普拉斯对牛顿理论作了修改，使引力作用以有限速度传播。但是这个主意很快就被抛弃了，因为它提出了一个无人能回答的问题：如果一个物体受到激烈抗动，它的引力场就必须在很短时间里作出调整，以与该物体的新构型相一致，那么这种调整是怎样传播的呢？
爱因斯坦广义相对论给出了一幅引力传播的自洽图像。爱因斯坦给自己提出的问题是，一个加速运动的质量是否能辐射引力波，正如一个加速运动的电荷能辐射电磁波一样。他在1918年得到的引力场方程的解表明，时空曲率波以光速行进，他发明出了～种“引力光”。
引力波与电磁波之间的类比对于理解现象背后的本质是有帮助的，但也并不很大。引力波的结构及其对物质的作用都比电磁波复杂得多。第一个重要的差异是，引力只是吸引；质量，或称为“引力荷”，总是具有同种符号，由此造成的结果是，一个基本的引力“振子”，即在一根弹簧两端振荡的两个质量，就不会辐射出与两个异号电荷产生的同样类型的波（电磁辐射是偶极的，而引力辐射是四极的，引力振子中的每一个质量都单独地是一个偶极子，不能产生引力波）。
另一个复杂性是，引力子，即假设的引力波的传媒粒子，有着与其能量相对应的“引力荷”；而光子，即电磁作用的传媒粒子，却没有电荷。于是，由加速质量所产生的引力波本身又是一个引力源，引力又产生引力。用专业术语说，这叫做“非线性”。非线性甚至给看来是最简单的问题的解决都带来很大的困难，如像对两个运动物体所产生的引力场的计算。与电磁场不同，如果两个质量各自产生一个引力场，则它们的合引力场并不是各自引力场的相加，而是还必须考虑两个质量相互作用的引力，而这是随着它们的运动而不断变化的。这就是为什么“两体问题”（例如双星系统的引力场）的牛顿解很容易计算出来，而在广义相对论里却不能得到严格解的道理。
如果引力场足够地弱，则“非线性”可以被忽略，问题得以简化。这种做法在试图探测遥远源的引力辐射时是适用的，但是，这种简化的方程不能运用于超新星或两个相碰撞黑洞的附近区域。
引力波与电磁波之间的第三点根本差别是它们的相对强度。两个相隔一厘米的质子，既有质量也有电荷，因而既有引力相互作用也有电磁相互作用，但它们相吸引的引力要比相排斥的静电力小103’倍（原子核里把两个质子拉在一起的核力又比电磁力强100倍）。这就是探测引力波的主要障碍。赫兹在实验室里产生和接收电磁波，是在麦克斯韦预言其存在之后仅仅10年；爱因斯坦预言引力波的存在已有70年了，而引力波还没有被探测到。
可以再举几个例子来说明通常条件下引力波的极端微弱性。先看一个具体的基本引力振子：一根10厘米长的弹簧两端各有一个1千克的质量，它们每秒钟振荡100次，振动范围为1厘米。假设这个系统所释放的引力能全都转化成电能，则为着点亮一只扣瓦灯泡所需要的这种振子的数目，将比组成地球的全部基本粒子的数目还要多。
另一种形式的引力振子是让一棍棒绕通过其中心的垂直轴在水平面上旋转。在视线沿旋转面的观测者看来，棒的投影长度在不断变化，棒表现出交替地缩短和伸长，这种运动也产生引力波。一根长20米、重500吨的钢律以其强度极限内的最大速度旋转，即每秒钟转5周，所释放的引力能仍是小得可笑：10”’瓦。
也许还是离开实验室，寻找太阳系里的自然引力源为好，但是情况仍不能令人鼓舞。五百亿颗直径为1公里的陨星，以每秒10公里的速度落向地球时所产生的引力波能量，才能点亮一只灯泡。当然，没有人还能活着看到这个结果。
在通常的天体中寻找引力源是无济于事的。为产生不可忽略的引力波，恒星必须以接近于光速的速度运动，并且高度致密，即其半径接近于史瓦西半径。地球绕太阳公转的速度是周公里／秒，半径是其史瓦西半径的10亿倍，产生的引力能只有0．001瓦。
贯穿本书始终的“相对论”星，至少能够短暂地具备有利于引力光发射的条件。它们在发生最剧烈的变动时能成为很好的引力波源。由于这些星都离得很远（假如是在地球附近，所有的生命就会荡然无存），它们的引力能只有极小一部分能够到达地球。
致密星系统是理想的引力波源。一对靠得很近的中子星能够辐射足够强的引力能，由此产生的效应能被间接地探测到，因为轨道运动能量的丢失会由转动周期的缩短反映出来。双星脉冲星PSR1913＋16是这种现象的一个极好例证，而且可能是目前仅有的引力波的观测证据（见“脉冲双星的大贡献”一节）。
对单个恒星来说，标志其热核生涯终结的激变事件可以成为强大的引力辐射源泉，导致中子星形成的超新星就是极其有效的释能事件。恒星在其坍缩的最后几秒钟所发射的引力能，比它在热核生涯的几百万年中所释放的电磁能还要多。但是，与发射周期性的引力波并被称为“引力脉冲星”的双星系统不同，超新星是～种“冲动”源，只产生～次短暂的引力辐射爆发。
谈论引力最后总是回到黑洞，黑洞是超优美的相对论星，是最丰富的引力辐射源。恒星完全球对称地坍缩成为黑洞的过程并不产生任何引力波（见第11章），但是真实的恒星是旋转的，总有不对称的运动，从而有引力光的发射。黑洞“婴儿”的第一声“啼哭”就是引力光的闪耀，释放的能量与其静质量能量相当。两个10Mpe量的黑洞相碰撞所产生的弓I力光度，比最强大的类星体的电磁光度还要大1亿倍。如果这样一个事件发生在1万光年之遥的银河系中心，到达地球的能流将是可探测的。
一门研究引力光的新天文学正在诞生，这将�
快捷操作: 按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页 按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页 按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部!
温馨提示： 温看小说的同时发表评论，说出自己的看法和其它小伙伴们分享也不错哦！发表书评还可以获得积分和经验奖励，认真写原创书评 被采纳为精评可以获得大量金币、积分和经验奖励哦！