抓住“黑洞”之动 [复制链接]

第7版(国际)
专栏：科技漫话

　　抓住“黑洞”之动
张亮
最近，美国权威学术刊物《天体物理学报》发表了华裔天文学家张双南、崔伟和陈莞的研究成果：率先观察到黑洞的自转现象。论文一经发表，即引起学术界和新闻媒体的巨大兴趣，并在世界天体物理界引起轰动。
张、崔、陈三位旅美华裔天文学家的研究成果被认为是现代天体物理研究中的重大突破。
“黑洞”是一种特殊的天体，距地球非常遥远。一七九八年，法国数学家、天文学家拉普拉斯在牛顿力学基础上最早提出了天体中有黑洞的观点。自从爱因斯坦提出其著名的广义相对论之后，黑洞物理的研究已取得许多进展。尽管物理学家们普遍接受在理论上黑洞的性质可以由三个物理量即质量、自转和电荷作完整的描述，但实际的黑洞却不一定都同时具有这三个性质。黑洞具体的物理性质如何，这不仅对黑洞的形成和演化理论有决定性的检验作用，也有助于物理学家进一步理解和验证广义相对论以及广义相对论和现代量子力学的统一。后者是当今物理学界最重要的研究课题。
张双南、崔伟和陈莞此次首先在天文观测中测到黑洞的第二个性质，即自转。他们是通过利用美国和日本天文卫星的数据，分析从黑洞附近（黑洞表面及内部是不能发光的）的物质发出的Ｘ射线的性质，从而测算黑洞的转动速度。他们发现有些黑洞转得非常慢或根本不转，而另一些黑洞则转动得接近其理论极限速度。在此之前，某些黑洞的质量曾被科学家测量到，当时引起轰动。
这一研究成果对黑洞及广义相对论物理本身就具有重要价值。还引起许多天文学家感兴趣的是，那些转得极快的黑洞已经被发现会喷射出大量接近光速运动的物质。形成这些高速喷射物质的理论原因也是近几十年来天体物理研究中的一个重要课题。一个被广泛接受、但尚缺乏观测证据的理论模型认为黑洞的高速自转正是形成相对论性喷射流的原因。现在张、崔、陈三位科学家的研究成果恰好证实了这一理论。不仅如此，他们三人还提出一个模型，用以解释所有观测到的不同类型的黑洞。在这个模型中，黑洞的自转是一个关键参量。因此，他们的这一研究成果可以说是“一箭多雕”。
张双南、崔伟和陈莞分别毕业于清华大学、中国科大和南京大学，后留学英国或美国，并获得博士学位。现在，他们分别就职于美国国家航空和宇宙航行局和麻省理工学院，从事天体物理研究。这三位年轻天文学家均已在学术上卓有建树，并积极参与同中国的科技合作与交流。