没有这颗黑洞生命或不复存在：我们的存在似白驹过隙
来源：新浪科技 日期:2017-07-24
银河系中心的黑洞不仅会吞噬周围的物质，还会向外辐射出能量，黑洞的活动程度与其所在的整个星系有莫大的关系。黑洞活动过多或过少，都会限制生命的出现。
恰巧，银河系占据了一个最佳的位置，黑洞的活动程度正好能够使恒星形成，并维持银河系的恒星族群处在一个恰当的状态。对于我们今天能在此时、此地出现，银河系中央黑洞功不可没。
在浩瀚的宇宙中，我们的存在犹如白驹过隙。人类的需求完全被宇宙所忽视，大自然以难以琢磨的方式，在空间和时间的尺度上施展着自己强大的威力。也许我们唯一能聊以慰籍的是，关于周围的世界，我们会提出无尽的问题，并不断追寻答案。问题之一便是，我们所处的这个特殊环境，与由恒星、星系以及黑洞所构成的宇宙画卷之间，到底存在怎样深刻的联系。
许多宇宙现象都能影响生命的存在，但有些影响会更明显一些，黑洞就是其中之一。宇宙中还没有其他天体可以如此高效地把物质转化成能量，也没有别的天体能像黑洞这样，使物质以接近光速的速率运行数万光年。另外，黑洞还能诱捕附近的物质，任何东西都无法幸免。它们是宇宙中具有终极竞争力的食客，会像一个“吃货”一样狼吞虎咽地进食，全然不顾细嚼慢咽。
落向黑洞的物质不会悄无声息地匿去。随着越来越接近视界（黑洞表面），物质会以极高的速度运动。如果黑洞本身也在自转，那么落入黑洞的物质还会以极高的速度做螺旋运动。这些物质与其他任何东西发生碰撞，巨大动能便会转化成原子和亚原子粒子的动能，释放出电磁辐射。在抵达视界前，这些数量巨大的粒子和光子可以逃离黑洞，向外喷涌而出。用一个粗略的比喻，便是浴缸排水带来的杂音。随着水流进入排水管，猛烈撞击空气中的分子，动能的一部分就会转化成声波。声波的运动速度比水快得多，可以从排水管中逃逸出来。对巨大的黑洞而言，在这样一个“消化”过程中所释放出的能量，足以对周围的星系产生广泛的影响。
物质被“喂”入超大质量黑洞的情形，就如同衣服在洗衣机中，会偶尔晃动，并发出声响一样，这个过程被称为“负载循环”。黑洞负载循环的大小代表了黑洞由吞食物质到恢复平静的转变速度。目前，位于银河系中央的超大质量黑洞正处于平静状态，但它也会随时间发生转变。天文学家推测，银河系中心黑洞的负载循环与银河系的整体状态之间存在关联。同时，它也为解释太阳系如何滋养生命，提供了有趣的线索。
负载循环
根据天文观测的结果，我们惊奇地发现，黑洞负载循环与其宿主星系的恒星组成有关。它与把物质掷入黑洞，开启黑洞的负载循环有着相同的动力学过程。这个过程可能会影响星系中恒星的种类，在负载循环巅峰时爆发的黑洞所释放出的能量，可以改变星系中恒星的组成成分。这些成分对于了解星系系统的特性至关重要。星系中的恒星可以是红色、黄色或蓝色的，蓝色的恒星通常质量最大，但寿命也最短，只需几百万年，就会燃烧殆尽。这就表明，如果你在夜空中看到了蓝色的恒星，那你就目睹了年轻恒星系统的景象和它正在经历的生老病死。
天文学家发现，如果把来自一个星系的所有光线都加到一起，整体的颜色会倾向于红色或蓝色。红色的星系多是椭圆星系，而蓝色的则是旋涡星系。介于两者之间的则被认为是过渡型星系——在这种星系中，如果蓝色的年轻恒星死去，没有产生新的恒星，那么星系也许会变得越来越红。根据颜色的混合逻辑，天文学家将这一中间地带称为“绿谷”（green valley）。
在过去的几十亿年里，正是最大的“绿谷”旋涡星系承载着最强的黑洞负载循环。在现代宇宙中，“绿谷”旋涡星系内的巨型黑洞极有规律地生长并爆发。这些星系中，恒星的总质量相当于1000亿个太阳质量。比起其他旋涡星系，如果你有幸一瞥上述任何一个“绿谷”旋涡星系，你会有更大的几率看到黑洞进食的迹象。在这些星系中，大约有1/10拥有一个正在吞食物质的黑洞——用宇宙学的术语来讲，它们的吞食过程会不断地开启和停止。
人们还不清楚“绿谷”星系和中央黑洞之间的物理关联。“绿谷”星系是一个过渡区，绝大多数其他星系不是比它红，就是比它蓝。这类星系中的系统正处于转变过程中，它甚至可能会终止内部恒星的形成。我们知道，其他环境（例如星系团和年轻的大型星系）中的超大质量黑洞也可以产生这一效果。原因可能是，这些黑洞的行为正在使星系朝着“绿谷星系”转变；也可能是，使星系发生转变的环境，正在向黑洞“喂食”物质。
随着对周围其他旋涡星系的研究，我们发现了一些证据：那些释放能量最多的黑洞，可以在数千光年的尺度上影响它的宿主星系。在物质落入黑洞的过程中，会发出强烈的紫外线和X射线，驱使热气体向外运动，扫过星系中恒星的形成区域，就像热浪横扫一个国家一样。虽然人们还不清楚，这些热气体是如何影响恒星及其内部元素的形成，但它的确对此起了很大的作用。
同样，如此强劲的能量，还会影响星系中更广泛的区域。例如，一个被大型星系俘获的矮星系，在它下落的过程中，会搅动起周围的物质，并把它们送入黑洞 （呈漏斗状），就像煽动火堆的余烬，使之复燃一样。矮星系所产生的引力和压强效应，会抑制或促使这个大型星系的其他地方形成恒星。这些现象或多或少能解释，为什么一个超大质量黑洞的活动会和周围恒星的年龄 （亦即颜色）大致相关。
更引人注目的是，天文学家近来发现，银河系也是一个大型“绿谷”星系。那就是说，银河系中的超大质量黑洞应该正处于一个快速负载循环的过程中，这着实让人吃惊，因为潜伏在银河系中心的这个黑洞看上去并不非常活跃——事实上，是因为它对银心（银河系核心）周围恒星的轨道所产生的潜在影响，才让人确信它的存在。通过测量，我们发现，它的质量只有太阳的400万倍，只能算是个相对较大的黑洞。然而，根据我们对宇宙的研究，它应该是非常活跃的。
套用上世纪美国最伟大的演员之一亨弗莱·鲍嘉 （Humphrey Bogart）的一句话，宇宙有这么多星系，而我们偏偏生活在银河系。我们当然也质疑，为什么银河系就没有一个饥饿的超大质量黑洞？不过，这可能只是一个时间问题，因为和宇宙的寿命比起来，我们的存在时间毕竟太过短暂。
的确，就在不久前，事情看起来可能大相径庭。我们观测到了距离银心300光年的星际气体云所产生的X射线“回声”。从我们的角度来看，当时，也就是300年前，银河系中心的一个强大天体，向外释放出了比今天强一百万倍的X射线。2010年，美国哈佛大学的一个小组公布了一项惊人的发现：通过观测伽马射线，他们发现了一个来自银河系内部的暗弱却极其庞大的结构。这个结构横贯天空，看上去就像一对气泡，每个气泡都横跨25 000光年的空间尺度。这些发出伽马射线的气泡扎根于银河系的核心，它们也许就是过去10万年间，银心的黑洞在生长和活动时留下的痕迹。
种种证据拼合起来，一幅描绘我们银河家园的迷人图景逐渐浮现。如果银河系与其他成千上万个星系遵循一样的规律，那么它必定有一个“饮食规律”的黑洞。这个黑洞也许不是最大的，释放出的能量也不是最多的，但它就像银心处的一个不安分的大深渊。或许，人们已经预料到，这个引力发动机随时都会重新点燃。…
