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第21部分（第2页）

更有趣的是，SS433还是大得多的尺度上活动星系核心和类星体现象的一个极好标本，那里也有着来自致密源的极高速的成时喷流，当然中心源的质量就不再是3或10Mop而是上千万或上十亿Mop这样的质量就绝不是一个中子星所能具有的了，这就是下一章　要进人的巨型黑洞的王国。第十七章　巨型黑洞

当一个黑洞作为恒星引力坍缩的结果而形成时，它所能具有的最大质量约为10倍于太阳，但是，引力坍缩理论允许我们设想千倍、百万倍甚至几十亿倍太阳质量的黑洞（见附录2）。什么过程能够产生出巨型黑洞呢？

已经知道三种这样的过程。第一种是已在第15章提到过的早期宇宙中团块的凝缩；第二种是由于作为黑洞特征性质之一的质量不可逆增长的趋向（对现在的情况，微型黑洞的量子蒸发当然完全可以忽略），条件是周围环境的物质足够丰富，因而一个由超新星产生的初始质量为10M的“恒星级种子”能够长成巨型黑洞；第三种则是由恒星团的引力坍缩而直接形成。

除了可能的原初起源之外，巨型黑洞的形成需要大量的以恒星或星际气体形式存在的物质，还需要这些物质被限制在一个足够小的区域内，因而其演化过程是由引力支配的。宇宙中物质在星系里的集中程度远胜于星系际空间（至少能发光物质是如此），而星系内物质最集中的部分是其核心。假若有巨型黑洞，则星系核心是首先应该搜寻的去处，且从我们的银河系开始吧。

银河系画像

啊，银河，

真像天国的河在缓缓流淌，又如美人的身体发着幽光。我是沿着你游向另一个世界，还是只能空怀着爱意满腔？

——归劳默·阿波里纳瑞

银河系是一个直径10万光年，厚300光年的盘，正好与密纹唱片直径和厚度的比例一样。银河系中心是一个大的隆起区，即所谓核球，盘和核球都被包在被称为曼的稀薄得多的恒星球中（图65）。

银河系里大约有1000记颗恒星，大部分是在盘里。太阳的位置比较靠外，距离银河系中心约3万光年。盘里除恒星外还有气体和尘埃。盘中物质的分布很不均匀，在旋臂里比在别处密集得多，正是这些旋臂给出银河系的特征形状。

盘在不断地经受着动力学和化学的转变。旋臂在转动和变形，臂中巨大的氢分子云里诞生出恒星；较大质量的恒星迅速地演化成为超新星爆发，并把复杂的化学元素散布到周围空间，这些元素又被吸收到新一代恒星之中。与之相反，晕是寂静的，保持着星系的原始风貌。晕中的气体已消散殆尽，只有可能是150亿年前与星系一同形成的老迈恒星。所有的大质量恒星早已爆发，留下中于星，也许还有黑洞。中等质量的恒星已经离开了主序阶段，其中一些已经变成白矮星；另外的正在经历着大动荡，那就是脉动的红巨星，光度很大而又在起伏变化。最后，晕中还有许多低质量星，它们很节俭地使用着自己的氢燃料，还将存活很长的时间。

曼的最重要特征不是居住其中的恒星的性质，而是恒星作为球状星团而聚集在一起的方式。

球状星团

与所谓“开放”星团，即多见于盘中的由年轻恒星组成的松散群体不同，球状星团在星系球中到处可见。每个球状星团含有数十万颗恒星，直径不足150光年，它们看上去就像由引力所束缚住的固体球。最有名的一个球状星团是在武仙座，虽然整个地可用肉眼看到，却要用强大的望远镜才能把那个明亮的球分解成单颗的恒星。这个星团中心的恒星密度比我们太阳附近高2万倍。如果星团中心某颗恒星周围的行星上居住着天文学家，那么他们所研究的天空真是妙不可言。那里可以说不知道什么夜晚，因为天空总是比我们的满月时还要亮。那些天文学家对恒星有满腹学问，而对河外的星系却几乎一无所知，因为星系微弱的光信号会被他们附近的恒星光所淹没。

这种在很小体积内聚集了众多恒星的星团之所以特别明亮，还由于它们包含有巨变星。正因为明亮，它们还被用来确定银河系的边界（大多数其他星系里也有球状星团，无论是什么类型的星系）。

球状星团的分市还使得天文学家能测定银河系的动力学中心。它们沿着根扁的椭圆轨道运转，银河系中心就在一个焦点上。它们绕银心公转一周的时间大约是2亿年。由于公转，就频繁地有球状星团穿过星系盘。每次穿过时，强大的潮汐力就会把星团边缘那些束缚得不够紧的恒星剥掉。

正因为球状星团的致密，它们复杂的演化详情尚未被充分认识，现在还不知道其中心是否有大黑洞作为恒星聚合的结果而形成。然而，它们演化的总轮廓仍可概述于下。

球状星团都有蒸发现象，正像恒星以热和光的形式辐射能量一样，星团也由于抛射出整个的恒星而失去能量。原因相当简单：恒星在互相掠过时都获得加速，小质量恒星的加速度比大质量恒星的高，其中一些的速度会高到足以挣脱星团的引力束缚。星系晕可能就是球状星团的“蒸汽”。

作为补偿，剩下的大质量恒星就会互相靠拢，整个星团收缩，但星团与恒星是根本不同的，恒星会开始热核反应来阻挡住引力收缩，从而稳定下来，而星团则会把收缩能量又转变成动能，从而进一步增大恒星的速度，使得越来越多的恒星获得足够的能量逃脱出去。蒸发和核心部分的收缩都在加快，也就是说星团是不稳定的。星团的这种蒸发使人联想起微型黑洞，这并不奇怪，因为二者都有着纯引力系统的热力学性质（已在第14章讲到），它们的温度都随着能量的丢失而升高（星团的温度可由恒星的平均骚动速度来定义，正如气体的温度是联系着分子的平均骚动速度一样），星团的这种不稳定性会导致其核心的引力坍缩，这被称为“引力热灾变”。

天体物理学家因而有理由设想，球状星团核心适合于质量为数百或数千M的大黑洞形成，这种黑洞是中心引力饼底部的大质量恒星并合的结果。这个理论设想得到一些观测证据的支持。如果球状星团中心有一个大黑洞，被吸进引力讲的恒星就必定会聚集在被黑洞所束缚的轨道上，因而就会增强中心光度。有几个老龄球状星团的确呈现出这种中心光度“尖峰”。另外，约有10个球状星团还是X射线源，与球状星团包含的恒星总数相比，这就是一个相当大的比率。银河系?

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