第6章　黑洞与行星

弱相互作用质量粒子(WIMP)可能包含了星系中暗物质的大部分质量,但我们对暗物质的调查还远远没有结束。在星系中众多闪耀的恒星身后,还隐藏着一些更难以捉摸、同时也更加迷人的黑暗物体——黑洞和行星。尽管这两类物体的观测难度是众所周知的,但它们依然不能躲过我们最新式的搜索工具——引力透镜。

现在我们把引力微透镜实验的望远镜重新指向银河系的中心,并在由恒星和气体云组成的星系盘中,搜寻由行星和黑洞引起的小型时空弯曲。这片领域被证明是我们希望的所在。2006年1月,著名的《自然》杂志宣布发现了一颗太阳系外的新行星。这颗稍小于海王星的行星,质量大约是地球的五倍,也是我们已知的太阳系外最小的行星。它距自己所属恒星(比较普通的一颗恒星)的距离,大约是地球与太阳之间距离的三倍,且处于距地球2.1万光年的银河系中心区域内。它的发现完全要归功于引力透镜技术的应用,事实上,这也是我们目前所掌握的唯一一种能观测到环绕普通恒星的类地小行星的方法。

微透镜技术同时也打破了黑洞探索领域的障碍。在星系盘中通常存在着数以百万计的黑洞,它们是那些远大于太阳质量的恒星的残骸。星系中绝大多数恒星都在盘内形成、生存,直至死亡,它们的遗骸也很可能会在那里出现。由于黑洞是不可见的,它们的位置通常只能由其对周围可见恒星的影响而暴露出来。但对一个孤立的黑洞而言,当它在星系中独自遨游时,却没有什么可见的恒星伴随左右,因此应该是不可能被发现的。但引力透镜给我们带来了新的希望。事实上,1999年,一个独自飞行的黑洞曾经引起了记录中最长的一次微透镜事件。

黑洞

对理论物理学家而言,黑洞就是黑洞。它可以由三个特征来描述:质量、自旋和电荷。但天文学家则对黑洞有不同的视角,并根据大小和起源,将它们划分为两大类:恒星黑洞(stellar black hole)和超大质量黑洞(supermassive black hole)。作为早期恒星的遗骸,绝大多数黑洞都是恒星黑洞。它们通常拥有几倍或几十倍太阳质量,并且和那些质量巨大的同伴相比,这些恒星黑洞更难被发现。而超大质量黑洞则存在于大多数星系的中心(包括银河系),它们可能拥有几百万倍甚至几十亿倍太阳质量,并被认为是在宇宙早期为类星体提供动力的引擎。