厦门大学理论物理与天体物理研究所卢炬甫教授来访 [2010-09-26]

　　卢炬甫教授1970年毕业于中国科学技术大学，1985年在意大利国际高等研究生院获博士学位，长期从事天体物理理论研究。

　　1915年爱因斯坦创立广义相对论，给出了引力场方程，一个月后，史瓦西就得到了球状物体周围真空中引力场的严格解析解，史瓦西解在视界半径处的奇点性质暗示：如果将恒星的全部质量压缩到视界半径以内，则物质连同时空一道，将坍缩成连光也不能从中逃逸的区域，而这就是今天所说的数学黑洞。物理黑洞是广义相对论和量子力学联合应用于研究恒星晚期演化问题而作出的预言：如果晚期恒星的质量大于3倍太阳质量，则无论电子简并压还是中子简并压都无法与恒星自身的引力相抗衡，恒星在自身引力作用下将塌缩形成黑洞。1962年，克尔找到了广义相对论方程的描述旋转黑洞的一族解，这些“克尔”黑洞以恒定速度旋转，其大小和形状只依赖于它们的质量以及旋转的速度。

　　理论物理学家和天体物理学家对黑洞的兴趣各有侧重，理论物理学家关注黑洞中心奇点及与之密切相关的量子引力理论、黑洞的内、外视界、无毛定理、视界面积不减定理、黑洞熵的准确定义、霍金辐射、原初黑洞、彭罗斯过程、引力波、似正模振荡等等，而天体物理学家主要关注对黑洞的观测证认以及应用黑洞来说明高能天体物理现象，卢炬甫教授对此做了详细介绍。根据黑洞无毛定理，描述稳态黑洞的物理量只有质量、自旋、电荷。而带电黑洞无法稳定存在，因此天体物理学家将其忽略。从天文理论来看，黑洞可以按质量分为恒星级黑洞、超大质量黑洞、中等质量黑洞三类。恒星级黑洞可以细分为孤独的不吸积黑洞、孤独的吸积黑洞、双星中的不吸积黑洞、双星中的吸积黑洞、动态黑洞五类，对双星X射线源质量的测定已经给出了一批令人信服的双星中的吸积黑洞存在的证据。超大质量黑洞存在于星系核区，可以通过对活动星系核的观测间接论证其存在，也可以对近邻星系利用恒星和气体动力学以及水脉泽1.3cm发射线的方法测定其核区质量来证认中心黑洞的存在。对中等质量黑洞证认的研究还处于起步阶段；黑洞自旋的测量目前主要有：连续谱拟合、准周期振荡、铁K-alpha线拟合、模拟银心黑洞的观测图像等方法。卢炬甫教授还介绍了当前用于证认黑洞视界的方法及面临的挑战。黑洞的观测证认及其在说明高能天体物理现象的理论应用是相辅相成的两个方面，目前，黑洞在盘吸积、双中子星并合、活动星系核、伽马射线暴等领域的理论研究中都具有不可替代的核心作用。

　　最后，卢炬甫教授还列举了当前黑洞研究中的主要难题：恒星级黑洞形成、星系核黑洞形成、双黑洞（或黑洞+中子星、白矮星）、引力波、恒星的潮汐撕裂、小恒星的相对论轨道、吸积盘内区的X射线谱、铁的6.4keV线、喷流是由黑洞自身产生，还是从吸积盘中产生？黑洞与吸积盘的相互进动等等。

　　卢炬甫教授的报告融汇了通俗的科普知识和最新的研究进展，不时还穿插几个小故事，寓科学性、知识性和趣味性于一体，深入浅出，极具启发性，受到了师生热烈欢迎。会后，同学们围绕黑洞及相关的天体物理过程向卢炬甫教授提了一系列的问题，卢炬甫教授对大家的问题做了耐心而细致的解答。