黑洞

第19部分 (第3/4頁)

學家費茲奧（A．Fizeau）、當光源趨近（遠離）時，接收頻率相對於發射頻率增大（減小）；運動速度越大，頻率移動也越大（圖57）。

有一個故事為多普勒效應作了有趣的闡述。一個司機因開車闖紅燈被送上了法庭。他非常聰明，解釋說是因為汽車跑得很快，紅光在他眼裡成了綠光。法官的物理學也學得不錯，計算出來，要使紅光由於多普勒效應變成綠光，那個司機必須把車子開到10萬公里／秒的速度。法官於是微笑著對司機說道：“我接受你的論證，你在超速行駛！”

多普勒效應也被警察應用於使司機們害怕的速度監測雷達，它在天文學上也有許多有益的應用。天文學家有點像個聽覺很靈敏的盲人，這種人聽到救火車汽笛的聲音就能判斷車子行駛的速度和方向。天文學家也透過使用攝譜儀“聽”恆星的光而測量它們的運動，這種方法對於在看不到伴星的情況下揭示恆星的雙星性特別有用。

雙星系統裡可見子星圍繞共同質心的軌道運動顯然是這樣表現出來的，即它交替地趨近和遠離觀測者，而那顆不可見於星則正相反（除非是一種罕見的情況，即觀測者視線正好與雙星軌道平面垂直），於是接收的輻射頻率就必定在趨近階段增大（變得“更藍”），在遠離階段減小（變得“更紅”）。這種頻率移動影響到整個光譜，吸收線也就會全體地變紅或變藍，在兩個極端位置之、間來回振盪（圖58），這種現象就是光譜雙星的標誌。

一旦天文學家肯定一顆恆星是在雙星系統裡，他們就會試圖去發現那顆不可見星的本質。一顆看不見的星不一定就是黑洞，甚至離黑洞還差得遠，它可能是許許多多種質量很小、亮度弱得不能看見的恆星之一。它之所以闇弱，或者是因為離得太遠，或者是因為被可見星的光芒所掩蓋，就像一隻螢火蟲飛到一盞燈附近變得看不見了一樣。

那顆暗星也可能是顆質量不很大的已經發生引力均縮的星。恆星的殘骸有白矮星、中子星和黑洞三種。黑洞的標記似乎只是質量，白矮星和中子星的質量不可能大於ZM。或3M。但是，在試圖證認雙星系統中的黑洞時有許多易犯的錯誤。一個高溫、明亮的大質量星也可能會由於周圍塵埃的遮掩而隱藏起來。舉一個例子，御夫座埃潑西隆星是光譜雙星，其不可見子星的質量約為SMop遠大於白矮星或中子星的允許質量，但是可見於星每27年被掩食三次，每次的時間是2年。黑洞太小（半徑為25公里），不可能造成這樣長時間的掩食，那顆不可見星正是顆被塵埃遮掩的大質量星。

幸運的是，黑洞探索者還能依據別的訊號。雙星系統中恆星的演化與單個星是不同的，尤其是在其中一顆星已經發生引力坍績的情況下。一個表面積很小的恆星殘骸若是處在孤立狀態，那麼在絕大部分時間裡是不可見的（除射電脈衝星外）；但若是處在雙星系統中，情形就不相同。雙星中的白矮星是激變變星和新星這樣的激烈事件的發生場所（見第5章），若是換成中子星或黑洞，場面甚至會更為壯觀。這時會出現許多種高能天文現象，其共同特徵是全都可見於X射線波段，X射線天文學在70年代初期的發展使以前已被公認的宇宙影象發生了革命性的變化。

飛行的天文臺

X射線天文學只能誕生於空間時代，X射線會被大氣吸收，因而只能由空間探測器來測量。X射線探測器比用鏡子來反射和放大光的光學望遠鏡要小得多，看上去其貌不揚。X射線光子的能量是如此之大（伽瑪射線光子的能量更大），以致光子不再被那種普通鏡子反射，而是穿透鏡子，失去蹤影。所以天文學家就得用特殊的探測器來捕捉X射線光子，這種儀器利用的是高能光子穿過帶電金屬或氣體的效應（用於測量地球表面輻射強度的著名的蓋革（Geopr）計數器也是依據相似原理工作的）。

最早期的儀器是用火箭或氣球送上天空的。許多X射線源被發現並按它們的位置所在的星座命名（例如天蠍座X—l就是在天蠍座找到的第一個X射線源）。天文學家由可見光和射電頻率的觀測所建立起來的相對說來平靜的宇宙影象開始動搖了，而當能夠長時間監視“X　射線天空”的人造衛星顯示威力時，平靜的宇宙影象就被完全推翻。突然之間，在宇宙的所有部分冒出了像恆星、星系和星系團那樣種類繁多的源，在慷慨地發出比可見光能量高100倍到1億倍的電磁輻射。

比起衛星來，火箭也有自己的優勢，主要是成本低，並能很快投入使用。完成一項火箭觀測計劃只要幾個月，而從提出一項衛星方案到獲得資金和真正發射，