几年来，天文学家一直在探索黑洞存在的证据，唯一的线索是天体的密度。但看来像黑洞的天体，最终会是别的什么东西吗？而过去几年内，这方面的争论已起了很大的变化，人们已不再怀疑黑洞的存在，而是关注黑洞独有的现象。

剑桥大学的李斯（R.M.Rees）说，“我们已找到了没有硬表面的塌缩天体，这正吻合对黑洞的描述，就我们所知，这不可能是其他别的东西。”天文学家还发现吸食气体的天体，这些气体最终完全消失于宇宙；他们甚至还研究了在这个最终深渊边上踉跄着的物质。

至少有二种黑洞，一种是小的，有一个普通恒星绕着它运动；另一种是大的，它们潜伏在星系中心。牛津大学的查利斯（P.Charies）是一位著名的黑洞猎手，他善于追捕恒星级的小黑洞。这类量级的黑洞，是当特别重的恒星（10倍于太阳）以超新星的爆发终其一生时产生的。原恒星的外层被掀入四周空间，而其星核在其自身巨大引力的拉压下塌缩，使自身掉入无限深的引力井。新生黑洞的边，即所谓视界，是进入黑洞单向道的开始，气体甚至光也只有一种走向：向内，走向湮没。

寻找黑洞的传统方法是探查甚密实天体，它们的引力场强烈到难以置信。查氏说，这里的问题是如何去辨别中子星和黑洞。中子星的生成也跟黑洞一样，但其前恒星小于10倍太阳，当其星核塌缩时，挤压着其中的全部物质，直至它们变成中子，最终留下一个微小而密实的星体，其尺寸有如伦敦中心区域。

那么如何去分辨它们？理论上，中子星不可能重于3个太阳，故任何大于这个限量的多半是黑洞。要评估这个天体，还可观测其行为。天空中2/3的恒星皆结成对，双星系中的引力平衡，为识别致密天体提供了一个自然标准。

这个原理把许多超过3个太阳的潜在黑洞突显出来。例如V404天鹅座含有一个略小于太阳的恒星，因引力影响，它绕行着一个12倍太阳质量（误差不过2个太阳质量）的致密天体，故它是一个最可信的恒星级黑洞的候选者；还有其他6个黑洞候选天体，也将通过精确的观测；查氏本人提出的新星Scorpii 1994，也是一个理论家需认真对待的天体（候选黑洞）。

但一些天文学家指出，某些天体质量远超过中子星，可是不见得必为黑洞，究为何因？迄今尚不知情。而哈佛斯密苏宁天体物理中心的纳雷阳（E.R.Narayan），据其拥有的明确证据，相信这些天体是黑洞。

纳氏和其同事研究了伴星气体被密实天体吸入的情况。致密天体周围的气体形成一个薄盘（吸积盘），看上去很像土星环。在盘中，气体因摩擦而丧失能量，就慢慢地向盘内层旋入，结果盘内层变得越来越热。

盘外层辐射出可见光波段的能量，内层因高温而射出更高能的X射线。可是一些双星系明显地缺乏X-射线辐射。据盘外层的亮度，估计注入盘的气体为万亿分之几个太阳质量（每年），如此量值的气体流入盘内层，应辐射出比我们看到的X-辐射更亮得多。故其中必有问题。

以后纳氏把这些系统分成二类：一般的X-射线辐射源和低亮度X-射线源。进而发现，一般的系统总是含有一个中子星，而暗X-射线源多半含有黑洞。据他的观测数据，有5个含中子星的系统，6个可能含黑洞的系统。

纳氏找到一种辨别二者的简单方法。由于盘是在保持其能量而非让其辐射出去，若致密天体是中子星，盘的能量最终将在其气体撞击中子星表面的一次暴发中释放；黑洞因无表面，能量穿过视界（黑洞的边）入

内，就永远无法再到黑洞以外的世界。故这些双星系的昏暗X-射线输出，正是这些天体完全吞没了（盘中的）物质和能量的一个直接证据，这也是判别黑洞的关键标准。

这跟传统理论有明显的差异。当伴星气体缓慢地流出时，它们不可能形成一般的薄盘，若如此则在这些气体到达盘的内层之前，内层就已发热而辐射出能量。这样不论是中子星和黑洞的盘都将同样地明亮。故气体将形成的是一个稀疏的球，并从各个方向流入黑洞，而球中的物质要比盘中的稀薄得多，而原先（按盘模型）以X-射线辐射出的能量，现在却向内流人，此称“平流型吸积流”。故按纳氏理论，围绕黑洞的将是一个吸积球而非盘。

目前在天文界，平流理论已成为一个棘手的问题。累斯特大学的金（A.King），几年来一直在研究吸积盘。他认为纳氏理论的前提就有缺陷。金相信在盘形成之时，只有很少一点的X-射线辐射，这是因为输入的气体被储存在盘中，就像是一个蓄水库；最终水坝破裂，X-射线将刹那暴出。纳氏不以为然，他说这个水坝是如此不漏水吗？即使是0.01%的气体从盘的外层漏入中心，也将辐射出比我们实际测量到的、亮得多的X-射线暴。

金相信他的薄盘模型含有黑洞的明显证据。若气体流向一颗中子星，出自星表面的明亮辐射将使得气体发热，并缓慢地流动。事实上，中子星系统确在X-射线波段上有一平稳辐射。今以黑洞取代中子星，据理论，一个冷的盘是不稳定的，气体将大团、大团地落入黑洞。而金发现，被怀疑的黑洞系统，确有巨大的X-射线暴。

另方面，纳氏相信他的模型能解释超大质量（几百个太阳）黑洞的难题。这类黑洞被认为藏在星系的中心，许多人猜测我们银河系中心正躺着这类黑洞。

银河系中心以其射电源为特征，它具有围绕黑洞的高能气体的全部记印，但它在别的波段上，辐射却十分暗弱。若按黑洞吞食的气体量来看，则其辐射要比理论预言的暗上成百上千倍。

但平流型模型却预言出一个完全不同的辐射谱，上个月在日本广岛召开的国际天文协会的会议上，纳氏提出的计算结果，完全符合对星系中心的观测。计算假定平流型模型中的黑洞为2~3百万个太阳，它每年吞食的气体为百万分之几的太阳质量。

碰巧一批使用南欧天文台新技术望远镜的天文学家，也正在观测我们银河中心的那个天体。他们历时几年的测量，揭示出一些星球是如何横穿天空的。

把这些探测结果综合起来，马克 · 普朗克地外物理研究所的吉粹（R.Genzel）和其同事，模拟出了恒星通过空间的三维运动，精确地跟踪了它们穿越的引力场。最终表明，这些星球受到了一个2.5百万太阳质量的密实天体的引力影响。这跟纳氏的模型吻合得很好。

除了我们银河，其他星系也有超大质量的黑洞存在的证据。纳氏模型认为，M87星系巨人有一个700万太阳质量的黑洞。1997年，英天文学家首先探测到这一可能的黑洞，它喷出一个长达几千光年的明亮的电子喷流。M87充满着稀薄气体，它们逐渐冷却而流人中心。几年前，剑桥大学的法并（A.Fabian）指出，若这些气体确流入中心黑洞，那么它们应成为一个明亮的X-射线源，但实际上X-射线辐射却十分暗弱。

纳氏将其平流型模型应用于M87和其他可能潜伏着黑洞的星系，结果与它们的暗弱X-射线输出相吻合。他认为气体不断落入（中心）并形成一个球体，而不是一个盘。黑洞则吞食球体所超过的能量。他说，“我相信，所有的星系都有黑洞，而其中99%具有平流型活动。”

法氏目前正关注辐射暴，那是气体在流入黑洞的点上时发出的。他利用X-射线卫星ASCA，—直在观测星系MCG-6-30-15中的X-射线暴。气体中的铁原子产生6.4 KeV能量的X-射线，在星系暴出现时，这一辐射散布在很宽的一个波段上。很明显，气体是在一个旋转着的盘中。

据此，法氏正进一步探测黑洞本身的结构，即观测那些来自仅为20倍视界半径（即史瓦西半径）处的辐射。在如此深的引力井中的物质，铁谱线被移到很低的能量上，说明辐射正挣扎着向外逃逸。

真正惊人的现象出现在暴消失之时，法氏说，此时X-射线已红移到很低的能量上。若黑洞是不旋转的。围着黑洞的气体盘的内边，是处在6倍史瓦西半径之处，再接近黑洞，盘就不能稳定，气体势必汹涌地落入黑洞。但据法氏测得的铁谱线红移的程度来看，这一辐射甚至来自更深的引力井。这有可能吗？

唯一的可能答案，这是一个旋转黑洞，即所谓克尔黑洞（这是克尔于60年代从理论中推导出的结论，故冠以其名。）一个克尔黑洞在自转中，将拖着它周围近旁的空间。这意味着，盘的最内层将进一步贴近视界。在此般轨道中的气体能辐射出极端红移的X-射线，它也正是法氏所测得的辐射。他看到了气体在消失于宇宙之前的“垂死尖叫”状。

查氏则从别的途径去探测气体落入黑洞时的阵痛。他观测我们银河系中的恒星级黑洞，他借希望于NASA的X-射线计时开拓者卫星，它能检测出气体1毫秒1毫秒地发出的尖叫，那是它急落黑洞发出X-射线暴时的情景。此卫星在空间已运行2年了，但天不作美，在这段时期内，没有一个被选定的黑洞系统出现暴发。查氏预言，“若出现这一情况，它将真正地成为头条新闻。”

把法氏的成果结合起来，也并非正好是强引力和（黑洞）缺乏一个表面的证据。这倒是一条途径，以验证这个引力井是否跟爱氏的引力理论相符。例如，来自落入气体的辐射暴之细节，是否能揭示出，在黑洞近旁的强引力场中时间真的在变慢。

李氏相信，验证这些预言，必将是一个关键性的探测。爱氏所预言的黑洞是一个没有表面的致密天体吗？或者，还会探测到一些我们梦想不到的东西。

这是一个令人兴奋的前景，看来，最终天文学家将真的捕捉到黑洞。正如查氏所说，“几年来，我们一直在剥去蒙住X-射线双星系神秘活动的外衣，而今我们正开始在剥视界本身的表面。”

[New Scientist，1997年9月6日]