2021年初，國際學術期刊《科學》和《天體物理學報》的三篇文章聯合發布研究成果，表明黑洞不再僅僅只是強大引力的象征，這次，還要加上 接近光速的自轉速度！

這一驚人的消息來自人類發現的 第一個黑洞——7200光年外，質量相當于太陽質量14.8倍的 天鵝座X-1黑洞。

這麼看，黑洞的存在確實處處都是謎！一開始，誰能想象宇宙中竟然存在引力巨大到可以吞噬周圍一切，甚至連光都無法逃脫的漆黑天體呢？黑洞的發現本身就夠令人震驚的，而現在，居然還要說黑洞能自轉？而且，自轉速度還達到了95％的光速？

巨大引力加上極限自轉—— 宇宙中的兩個極端就此碰撞在一起，幾乎超越了人類的一切想象。這個黑洞為什麼可以轉得這麼快？這意味著什麼？又會對周圍星系產生怎樣的影響？如果我們與這樣的黑洞相遇了，地球和人類的命運又將如何？

人類第一個黑洞的發現

1916年， 愛因斯坦在物理學術界發表了一個改變未來天文學領域的研究成果—— 廣義相對論。這是一個描述物質間存在的引力相互作用的理論，并首次把時空的扭曲引入了引力場研究中。

這個理論推導出了一個驚人的結論：大質量恒星在壽命走向盡頭后會發生坍縮，最終形成一個 黑洞。自此，黑洞這一奇妙的概念首次進入了人們的視線。

自從廣義相對論被提出，科學家們就不曾停止在夜空中尋找一個真實存在的黑洞的腳步，只不過半個世紀過去，都沒發現什麼值得一提的成果——然而，

1964年的一次 X射線輻射探測，卻改變了歷史的進程。

這一年，一枚 亞軌道火箭在新墨西哥州的白沙飛彈基地成功發射升空，火箭上搭載了一個被稱為 蓋革計數器的裝置。這個裝置的妙用之處在于可以探測到來自 地球之外的X射線輻射——這是一種高能電子輻射，強大程度僅次于伽馬射線。

X射線輻射的探測對于人類尋找黑洞來說是至關重要的，因為它 只能從高能量爆發中產生，而這樣的高能量爆發，正與黑洞有著強大的關聯性。

在本次探測中，8種不同的X射線輻射被檢測到，它們來自 8個不同的射線源，這就意味著，射線源頭必然存在一個 高能的天體，或是發生了一次 高能爆發事件——很快，科學家們注意到了其中一個特殊的射線源，它位于天鵝座方位，也因此被命名為

天鵝座X-1。

不過，科學家們 并沒有在一開始就確定這顆位于天鵝座X-1的特殊天體是黑洞。直到將近十年后的 1971年，科學家們開始確認這顆天體的 光源對應體，用大白話說就是尋找這顆恒星究竟是天上亮著的哪顆星星。這一項目很快便有了成果——科學家們找到了天鵝座X-1的光源對應體，一個 散發藍色光芒的O型恒星。

這顆恒星是一顆 藍超巨星，編號為 HDE 226868，體積比太陽大上約20倍。可問題很快就浮出了水面：根據計算，此等體積和質量的恒星，并不足以產生如探測到的數據般那麼強烈的X射線輻射，也就是說， 它的附近還存在著什麼更強大的天體。

隨后，科學家們分析了這顆藍超巨星的光譜，得到的結果同樣顛覆認知——它的光譜，竟然存在 多普勒效應（物體輻射的波長會因為波源和觀測者的相對運動而產生變化）！

通俗易懂地說，就是這顆恒星，出現了 擺動現象。它不像我們的太陽這樣，一直「固定」在同一個地點，而是在有規律地進行運動。

要想解釋這種現象，只能從恒星的 附近還存在一顆伴星這一點來入手。根據計算，天鵝座X-1的伴星和藍超巨星組成了一個公轉周期為5.6天的 雙星系統，兩個天體圍繞同一個質點公轉，彼此之間距離非常接近。然而，在即將接近真相時，科學家們又發現了怪事：他們找遍了天空中所有發亮的星星，都 沒有發現這顆藍超巨星的伴星！

也就是說，這顆伴星很有可能 本身并不發光

。科學家們緊隨其后根據天鵝座雙星系統的公轉軌道參數計算出了這顆伴星的 估計質量，大約在2.7倍到10倍太陽之間。

后又結合測量的X射線釋放的范圍，確認了這顆伴星的 體積很小，甚至比太陽還小——種種跡象表明，這顆伴星是一顆質量極為致密的天體，要麼是 黑洞，要麼是個 中子星。

究竟是黑洞還是中子星？就這一問題， 愛因斯坦還和吉普索恩在1974年發生了一次爭辯。直到 1990年，這個問題才在大量的觀測數據的支撐下得到了解決——這顆致密伴星的質量已經 超過了奧本海默極限（中子星的質量上限），它毫無疑問就是一個黑洞，且是人類歷史發展至今，發現的 第一個黑洞！

根據計算，在天鵝座X-1的雙星系統中，黑洞和藍超巨星 僅距離0.2個天文單位

，約為3000萬千米不到，僅是 太陽和地球距離的五分之一。也就是說，藍超巨星和黑洞距離如此相近，它的物質已經在被黑洞不斷吞噬，形成了一圈環繞黑洞的 吸積盤（由彌散物質組成的、圍繞中心體轉動的結構）。

也正是多虧了吸積盤的存在，X射線輻射才得以爆發并被地球上的人類所觀測到，我們才能確認天鵝座X-1黑洞的存在。

近似光速的自轉速度，怎麼做到？

由于技術限制，人類一直沒有獲得關于天鵝座X-1黑洞的各項準確數據，因此對于它的觀測和研究在幾十年來從來沒有停止過。并且，在獲得黑洞準確數據的過程中， 來自中國的研究員還發揮了巨大的作用！

2011年，我國研究員 茍利軍對天鵝座X-1黑洞進行了首次較為精確的測量，得到了重要的研究成果：天鵝座X-1黑洞距離我們大約6067光年，其質量大約是太陽的14.

8倍，自轉速度達到了光速的72％。

在 2021年2月29日，對于天鵝座X-1的研究又進入了 更深層次。來自澳大利亞科研大學的 米勒瓊斯教授及其領導的研究團隊，利用美國 甚長基線干涉陣列望遠鏡，通過 三角視差法，對天鵝座X-1黑洞的各項數據又進行了重新測量。

這次的結果表示，天鵝座X-1距離地球的距離比之前的研究中預測的更遠，在 7240光年左右，而質量也比之前計算的更重，約為 太陽質量的21倍。

根據這個質量，科學家們推測，在天鵝座X-1黑洞坍塌之前，仍作為一顆恒星之時，它的質量應該在太陽質量的 60倍左右。這顆巨大的恒星在 數萬年前經歷了 超新星爆發，由此才成為了天鵝座X-1黑洞。

同時，我國研究員 茍利軍及其團隊也對天鵝座X-1黑洞的自轉速度進行了重新的測量與計算，結果十分「勁爆」——天鵝座X-1黑洞的自轉速度已經達到了可怕的 95％的光速，幾乎讓人覺得難以理喻！

這是怎麼做到的？天文物理學界至今也還沒有一個定論。但有科學家認為，這很可能與 黑洞內部的粒子有關。宇宙的萬事萬物皆由粒子組成，但每個物體內部的粒子的排列組合方式都各不相同，有的可能排列更緊密，有的則位置比較松散。

而黑洞內部質量十分致密，體積又很小，這也就意味著其中的粒子是「摩肩擦踵」的， 緊密地排列分布在一起。在此基礎上，再加上黑洞中心 巨大的引力，就可能會導致粒子之間 劇烈摩擦，從而 快速旋轉——最終，小小的粒子們積少成多，使得巨大的黑洞也快速旋轉了起來。

同時，黑洞的內部越緊密，體積越小，質量越大，其自轉速度也就可能越快，以至于出現天鵝座X-1黑洞這樣夸張的近似于光速的自轉速度。不過，這些也都還只是部分科學家的 理論猜測，實際到底如何，還得看進一步對黑洞的觀測數據。

如果靠近天鵝座X-1黑洞，會怎麼樣？

天鵝座X-1黑洞的自轉速度如此驚人，再加上甚至連光都能「撕裂」的巨大引力，如果靠近了它，會發生什麼事呢？

實際上，無論黑洞的自轉速度如何，只要靠近了黑洞，只可能有兩種下場——要麼被 「撕碎」，要麼還能有一線生機，但永遠 「靜止」在黑洞中。這是天體物理學界較為流行的兩種觀點，一種是以 黑洞巨大引力為基礎的理論，另一種是 霍金

在其著作 《果殼里的宇宙》中所描述的理論。

在以引力為王的理論中，科學家們認為，只要靠近了黑洞，進入了其 視界（即影響范圍），就會不可阻止地被其巨大的引力吸入黑洞中心的位置，在這個過程中，一切事物甚至包括光，都會被黑洞巨大質量下產生的 巨大引力和壓強撕碎。

就像被拉伸開的面條一樣，只要一瞬，感受不到什麼痛苦，我們就會成為一條 細長的線，隨后成為 粒子，成為 能量，融入黑洞，成為黑洞的一部分。

而霍金則提出了一個與此理論

截然相反的觀點。他做了一個假設：假如一艘宇宙飛船載一名宇航員到達一顆即將坍塌為黑洞的恒星附近，隨后派出宇航員前往靠近，并不斷讓宇航員向飛船發送信號。

再假設這顆恒星將在 12：00完成坍縮過程，成為黑洞，宇航員也剛好在此時到達恒星（黑洞），那麼，在宇航員靠近即將坍塌的恒星的過程中，在11：59：57、11:59:58、11:59:59的不同時間點分別發出的信號，會 越來越延遲到達飛船，而宇航員在12:00整發出的信號，則 永遠不會到達飛船。

這是因為，霍金認為，黑洞巨大的引力并不會直接將物質撕碎，而是更多地會 對時空造成改變。時間是一個 相對的概念，事例中身處黑洞內部的宇航員對時間的感知可能并沒有產生什麼變化，但黑洞外的觀測者卻能不可思議地看到宇航員的動作越來越慢，最終

完全靜止在某處。

也就是說，黑洞的引力使其范圍內的 相對時間變「慢」了。科學家們把這一理論猜測形象地命名為 「冰凍星悖論」，認為所有被黑洞吸入的天體都像被凍住了一樣，停留在黑洞的視界面上——因此，被黑洞吸入的天體并不會成為「拉面」，而是會變成 「千層餅」。

遺憾的是，無論哪種猜測，以目前科技水平的人類來說，都只能暫時停留在 理論層面而已。

而要知道進入黑洞之后究竟會怎麼樣，可能還得有朝一日人類親身進入其中才能知曉了——我們一邊期盼著這一天早點到來，一邊也期盼著不用太早，畢竟，誰也不希望地球早早就被「路過」的黑洞吸入、毀滅。幸運的是，即便是距離地球最近的黑洞，似乎也 「永遠」無法和地球相遇。

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