经过数光年的空旷空间之旅，穿过莫纳克亚山脉上方漆黑、静止的天空，微弱的能量光芒正轻轻地洗涤着凯克望远镜的两面镜子。对于马克·莫里斯来说，他来到夏威夷是为了在一个宝贵的数据之夜对望远镜进行瞄准和微调，这种几乎难以察觉的光芒相对来说是生动的。他通常只能满足于世界各地散布的无线电塔接收到的氢和氨分子的微弱信号。
考虑到它们的微妙之处，这些微弱信号带来的信息却出乎意料地暴力。它们共同描绘出一幅景象：数十亿度的温度，灾难性的风暴，灼热的辐射，卷曲并挤压原子直至发光的触手状磁场，以及物质瞬间湮灭的巨大热气喷泉，还有足以将一颗巨星撕裂成两半的引力潮汐。你还以为高速公路是地狱呢。
当然，天文学家们一直在寻找壮观的烟火——最常见的是在散布在可见宇宙遥远区域的星系核心。令这场宇宙骚动令人惊讶的是，它不在遥远的星系中。它就在我们银河系的中心——从天文学角度看，实际上就在地球的后院。尽管长期以来被认为是银河系核心的“奶糖”，但银河系中心正逐渐显示出它是一个充满活力的地方。
那甚至还不是真正令人兴奋的消息。莫里斯和越来越多的天文学家之所以被银河系核心的漩涡迷住，一个原因是它不完全符合科学家们几十年来精心构建的任何模型，这些模型旨在描述他们观察到的各种“活跃”星系。相反，我们的银河系中心似乎是一种混合体，结合了至少三种不同类型的元素。
这意味着银河系很可能成为长期以来解答科学界最大问题之一的缺失环节：是否存在根本不同类型的星系，如同看起来那样，还是大多数星系只是因为我们恰好在它们单一、共同生命周期的不同阶段观察到它们而看起来不同？答案可能一直就在我们自己的星系中，这就像你找了一整天眼镜，却发现它一直戴在你的头上一样。
更重要的是，银河系中心的大火已经为其他重要的天文学难题提供了重要见解，包括黑洞和恒星的诞生。“每次我去那里，”莫里斯说——当然是打个比方——“我都会发现一些新的、意想不到的东西。”
对星系分类的方法有很多种。例如，按形状：银河系，像大多数可以清楚观测到的星系一样，呈现为螺旋状；其他星系可能是某种球形或椭圆形。或者按大小：银河系大约有2000亿颗恒星，严格来说只是一个中等规模的参与者。大型星系包含一万亿或更多的恒星。
然而，一种更有趣的星系分类方式是根据它们核心所表现出的活动。按照这个标准，类星体至高无上。这些极其年轻、极其遥远的星系从一个只有银河系直径百万分之一的核心喷射出与整个银河系一样多的光。“赛弗特”星系遍布我们周围，它们是迷你类星体，从核心产生一股辐射洪流，虽然远不及类星体，但以普通星系的标准来看，也异常壮观。还有同样常见的“星暴”星系，其中数百万颗巨大的年轻恒星在每个星系的核心同时形成，并迅速燃烧并最终爆炸死亡，从而产生一道耀眼的光流。
与这些宇宙瑰宝相比，银河系长期以来似乎只配得上一个标签：普通。没有已知的强大辐射核心。没有已知的超热恒星群挤在中心。只有一片旋涡状的恒星和尘埃，以老式的方式产生相对微弱的光。
但事实上，天文学家无法确定。诚然，银河系的核心足够近，可以进行仔细观察——仅仅25,000光年之外，而其他星系通常是数百万光年，这个距离（每光年约6万亿英里）即使是普通望远镜通常也能轻松分辨细节。问题在于，巨大而密集的尘埃云和数亿颗恒星聚集在核心内部和周围，遮挡了视线。每万亿颗从核心发出并射向地球望远镜的可见光光子中，只有一颗能到达。如果我们的太阳必须通过那种过滤器将光推向我们，即使在正常距离，肉眼也几乎看不见它。
但频率低得多的光子不会那么容易被尘埃劝退。早在20世纪30年代，天文学家就接收到了银河系中心看似致密的氢和其他元素发出的嘶嘶声和噼啪声。在20世纪50年代，他们在那里发现了一个特别强大的无线电噪音源。它被称为人马座A（缩写Sgr A），因为它来自同名星座的方向，天文学家推测它是一颗大质量超新星——一颗爆炸恒星的遗迹。更令人 intrigued 的是，后来确定大部分能量来自Sgr A内部一个更窄的区域，这个紧凑的射电源被命名为Sgr A*（读作“A星”）。
1968年，天文学家们将一种新工具对准了银河系中心：红外探测器，它能够捕捉到即使是微温物质散发出的微弱热量。他们很快发现，一个约300光年宽的中心区域被大量的辐射所照亮的尘埃所堵塞。但这些辐射来自何处？Sgr A*？还是大质量、密集的星团？
在接下来的几年里，新的红外测量表明，靠近中心的大部分气体和星云，甚至整个恒星，并非简单地与银河系的其他部分一起旋转。相反，它们以更高的速度呼啸而过。1979年，加州大学洛杉矶分校天文学家埃里克·贝克林（Eric Becklin）发现了一个围绕中心直径仅约10光年的尘埃环。环内几乎没有尘埃。有什么东西吞噬了曾经是一个完整盘状物的内部，只留下了一个空心的外壳。
与此同时，科学家们越来越确信类星体和赛弗特星系是由超大质量黑洞驱动的，它们分别拥有数十亿和数千万太阳的质量。Sgr A*会是一个黑洞吗？莫里斯，作为正在形成中的加州大学洛杉矶分校银河系中心“黑手党”的年轻成员，加入了对这些奇怪现象的解释的探索。“很自然地会认为每个星系，包括我们的星系，都有可能拥有一个黑洞，”他说，“也许有些黑洞只是比其他黑洞更令人印象深刻。”
直到去年，天文学家才对Sgr A*的身份达成共识，这得益于两个独立研究小组的工作。其中一个小组由安德里亚·盖兹（Andrea Ghez）领导，她是加州大学洛杉矶分校新晋的明星成员。盖兹是一位精力充沛、运动能力强的年轻女性，她每年都会前往莫纳克亚山，对Sgr A*中心附近一百颗恒星的运动进行为期五年的凯克望远镜观测。为了获得所需的20倍于其他地面望远镜和3倍于哈勃太空望远镜的分辨率，盖兹帮助开发了一种技术，涉及快速拍摄一系列照片，然后进行“平均”以抵消地球大气的扭曲效应。
由此产生的清晰观测结果清楚地表明，恒星离银河系中心越近，它们的运行速度就越快；最内层的恒星移动速度高达光速的0.5%，即每秒约900英里。无论是什么实体让这些恒星以如此快的速度运行，它的质量必须大约是250万个太阳。而最靠近恒星的紧密轨道意味着所有这些质量都集中在一个相对微小的空间中——小到足以暗示银河系中心的密度至少是银河系郊区的一万亿倍。只有一个实体符合这些规格和物理定律：一个黑洞。“我们考虑过核心可能包含一百万个由死星形成的较小黑洞的可能性，”盖兹说，“但在那么小的空间里，它们会坍缩成一个单一的黑洞。除了单一黑洞之外的任何物质配置都是不稳定的。”
当格兹开始确定人马座A*的大小和身份时，探索银河系核心的奥秘已成为一个热门领域。不断壮大的加州大学洛杉矶分校团队，以及世界各地十多个其他大学的团队，现在 routinely 赢得了顶尖望远镜和探测器宝贵的使用时间，产生了大量数据。结果证实了这些研究人员一直以来的论点。正如另一位加州大学洛杉矶分校研究员唐·菲格尔（Don Figer）所说：“银河系中心是一个独一无二的天文学实验室。”
马克·莫里斯喜欢带人参观。不是参观他的办公室，他的办公室唯一的特点是那扇15英尺宽的窗户，窗外大部分是纯净的天空，底部只有一点山峦，构成了一个不错的平衡；也不是参观加州大学洛杉矶分校的数学大楼，天文学系在那里显得相当单调。相反，莫里斯喜欢带着参观者在银河系中心兜一圈。
他为何不呢？莫里斯在揭示并至少合理解释核心的诸多秘密方面，功不可没。“宇宙中其他地方能观测到的所有壮观现象的要素，都可以在银河系中心近距离研究，”他说，“而且距离近得多。”
这次旅行的一个好起点是中心的中心：银河系的黑洞，也被称为大湮灭者，人马座A*。与任何黑洞一样，我们银河系中心的这只巨兽将其数百万颗恒星的质量全部压缩到一个比原子还小的空间里——实际上，根据爱因斯坦的广义相对论，它是无限小的。首先，你会注意到黑洞严格来说并不是黑色的。相反，由于一种被称为吸积的现象，它们产生了宇宙中最明亮的天体——类星体。当物质被卷入黑洞，被黑洞不可抗拒的引力越来越用力地拉扯时，物质会升温，并在其狂野的旅程中以光的形式辐射出热量，直到它消失在黑洞的“事件视界”之外——那个边界，一旦越过，没有任何东西，甚至光，都无法逃脱黑洞的强大引力。由于吸积，人马座A*以大约一千个太阳的辐射强度发光。“与类星体相比，它只是个小不点，”莫里斯承认，“但你仍然必须对我们的黑洞充满敬意。”
你不必被我们的黑洞吸进去，就会被它粉碎。即使在事件视界之外，黑洞的引力也会随着距离的接近而急剧增加，以至于经过物体近侧的拉力会远远强于远侧的拉力。结果，一种引力“潮汐力”试图将物体沿黑洞方向拉伸。这是一种不可忽视的力量——足以将一颗近距离经过的恒星撕裂成两半，将靠近黑洞的一半坠入黑洞，而另一半，就像拔河比赛中突然获胜的一方，则向后飞奔。莫里斯说，平均每10,000年，我们的黑洞附近就会有一颗不幸的恒星遭遇这种情况。这半颗恒星的“零食”大大增加了黑洞的吸积，他补充说，导致了持续约100年的光秀。（下一次表演的时间尚无法预测。）
然而，中心附近的大多数恒星设法避开了黑洞的魔爪，这仅仅是因为它们以超高速轨道围绕着它运行。而且恒星的数量非常多。如果你将星系划分为边长为3光年的立方体空间，平均每个立方体将包含一颗恒星。而在这里，靠近中心的地方，一个立方体可能包含一百万颗恒星。更重要的是，最靠近中心的地方有许多异常巨大的恒星——质量是我们太阳的100倍，发出大约1000万倍的光。由此产生的蓝色炙热的光子洪流会产生凶猛的恒星风，能够将尘埃和气体抛射数光年之外，掀起星云，甚至将其他恒星的外层剥离成彗星状的尾巴。
尘埃和气体散布在我们的星系中，但在核心附近浓度要高得多——平均密度约高出100倍。气体，主要是氢，在核心边缘，距离黑洞约1500光年处，仅比绝对零度高5度左右。然而，进入300光年范围内，温度会攀升到大约10,000度。而在黑洞周围，温度会高达100亿度以上。尘埃主要是硅酸盐和石墨，有点像粉笔灰，只是更细。一般来说，尘埃正向黑洞移动，其中大部分聚集在一个围绕黑洞300光年外的旋转外环或外壳上。旋转减缓了物质向黑洞不可阻挡的舞蹈，但最终——莫里斯估计，也许经过几亿年——我们今天在壳上看到的物质将成为黑洞的食物。离黑洞更近，大约15光年处，正如贝克林二十年前发现的那样，存在第二个尘埃环。这个快速旋转的内环是块状的，有物质流向黑洞突出，仿佛它正在被一股一股地吞噬。
距离黑洞更远的地方有许多游荡的尘埃云。但这些云并非能逃脱烟火：强烈的磁场导致一些云的带电表面在穿过磁场时发出辐射，就像一辆拖着车杠的汽车在沥青路上摩擦时发出火花一样。磁场的影响也可以像一阵风穿过玉米田一样，在大型云团中荡漾。“天文学家往往会忽视磁场，”莫里斯说，“但在这里，你不能。它们太强了。”
这次旅行的最新增添项目，去年才被发现，涉及一道巨大的反物质羽流——一股粒子喷泉，与普通物质相同，只是它们带有相反的电荷——从核心喷射而出，直接射出银河系盘面，远达5000光年，在那里反物质射流与普通物质云相遇，两者都在一次能量爆发中湮灭。
莫里斯建议，明年再回来，这次旅行可能会有新的景点。
既然我们知道我们银河系核心有一个巨大的黑洞在吸入物质并喷射辐射，那么银河系是否可以升级为更受尊重的塞弗特星系呢？并非如此。波士顿大学天文学家约翰·马托克斯承认，确实存在相似之处。但也有一个主要差异：我们的黑洞发光强度远不如其质量所应有的那么亮。“你没有看到塞弗特星系那样的奇特辐射，”他说。事实上，辐射不足量巨大：它应该亮100,000倍。
好吧，没问题。考虑到中心周围聚集着大量巨型炽热恒星，我们至少可以称自己为星暴星系吗？海军研究实验室的天文学家查尔斯·德默说，嗯，是也不是。不利的一面是，我们根本没有看到星暴星系典型的恒星形成和明亮的超新星活动。有利的一面是，过去很可能存在过此类活动时期——而且，鉴于目前聚集在中心的大量快速燃烧的恒星，将来可能还会再次出现。“有迹象表明我们的银河系中心曾发生过强烈的恒星形成事件，”德默说。所以，我们也许是一个过去和未来的星暴星系，尽管这有什么价值。
然而，近年来，天文学家们越来越怀疑他们或许能够将这些略显令人失望的碎片以一种能够取得重大科学突破的方式整合起来——不仅能理解银河系在星系等级中的位置，还能理解几乎所有星系的本质。要了解这一点，有助于理解恒星的形成。
通常情况下，恒星形成于一团尘埃和气体在自身引力作用下开始收缩，随着压力的升高而升温。当云团的某一部分变得足够致密和炽热时，核聚变之火点燃，产生的辐射将大部分周围的云团吹散，留下一颗新生的恒星。因此，一般来说，所需的条件是一团云、时间，以及充足的平静和安静，让引力发挥作用。
在银河系核心，云团不是问题。平静和安静是另一回事。潮汐力、风、磁场以及普遍的推搡会大大压倒并最终瓦解缓慢而温和的引力坍缩过程。然而，在中心附近至少十几个不同的主要云团中，可以看到恒星正在猛烈形成。这有点像在战区发现了一个育儿室。“自然界寻找宁静、寒冷的地方来形成恒星，”莫里斯说，“你如何在这样一个充满敌意的环境中形成恒星？”
莫里斯经常自问自答，他说，答案是，尽管这种暴力破坏了正常的恒星形成过程，但也使另一种方式成为可能。如果一个星云受到足够的引力、磁力或辐射冲击，这种冲击足以将星云的某些部分压缩到足以使其直接跳到恒星形成的最后阶段。也就是说，被压缩的部分可能足够致密，因此引力足够强大，可以忽略周围的喧嚣并完成工作。
莫里斯指出，一个辐射剧烈的黑洞确实可以提供恒星形成所需的冲击。这就是他提出的理论的关键。他设想，我们的中心曾是一个类似赛弗特星系的活跃黑洞，由周围的尘埃盘供养，它播下了剧烈形成几个大而热的星团的种子。在几百万年内，黑洞将耗尽周围盘中的尘埃供应，留下一个环。此时，恒星将达到其发光高峰，产生强大的恒星风，将气体和尘埃吹回黑洞，缓慢补充环。这将是中心相对安静的时期。但在几百万年内，恒星将开始变为超新星，届时中心将成为星暴星系。再过几百万年，当超新星燃尽后，黑洞将再次开始吞噬尘埃盘，中心将回到其赛弗特阶段。
换句话说，根据莫里斯的理论，一个暂时活跃的黑洞会帮助创造恒星，而恒星会以向黑洞输送新尘埃作为回报，然后自身爆炸燃尽。结果将是赛弗特期和星暴期交替出现，中间夹杂着一段相对平静的时期。如果真是这样，那么当我们审视宇宙时，我们就会看到赛弗特、星暴和安静星系的混合体——这与我们所观察到的情况完全一致。
这个理论也暗示我们的银河系中心正处于平静期。如果是这样，我们应该会看到核心周围活跃的年轻星团将物质吹向中心，以及一个被中空环包围的相当暗淡的黑洞。这与我们所观察到的情况完全一致。
德默和许多其他人一样，认为这个提出的模型很有吸引力。“星系可能随时间演化，我们只是看到了时间中的快照，”他说，“如果能找到一种方法将这些类别统一到一个过程中，那就太好了。”
只有一个恼人的问题：黑洞在平静期是如何基本上“关闭”的？即使已经耗尽了为赛弗特期提供燃料的尘埃盘，传统理论仍然坚持，即使现在也有足够的物质流入，足以产生我们所看到的辐射量的好几倍。
答案可能最近来自哈佛天体物理学家拉梅什·纳拉扬。纳拉扬的理论基于这样的观点：被拉向黑洞的物质只有在组成物质的粒子有机会相互作用时才会辐射出热量，而且辐射出的光子或多或少是被其他粒子从粒子中“引诱”出来的。如果粒子之间没有足够靠近，它们就不会相互诱使吐出光子。因此，纳拉扬说，如果进入黑洞的物质足够稀疏，它的粒子就不会相互作用太多，也不会辐射太多，因此物质会保留大部分热量。如果物质保留热量，那么它就会膨胀，变得更加稀疏，因此尽管温度不断升高，它仍然不会辐射太多。
对于一个给定质量的黑洞，纳拉扬说，存在一个“开关”——一个物质流量阈值，高于该阈值，物质将足够致密，以传统理论所说的强烈方式辐射；低于该阈值，它将以该水平的极小一部分辐射。“当开关打开时，黑洞是明亮的，”他说。“当开关关闭时，黑洞是暗淡的。”他补充说，对于我们的黑洞，计算证实开关确实会关闭。
莫里斯认为纳拉扬的理论可能符合要求。“并非所有人都能接受它，”莫里斯说，“但这是一个非常有吸引力的模型，而且在理论上是合理的。”
显然，解开普通星系的谜团并非易事。莫里斯和纳拉扬的模型都面临着大量的计算和观测挑战。莫里斯本人指出，即使他的理论被所有人都毫无保留地接受，他也无法获得像亲眼看到自己的预测变为现实那样的满足感。“如果黑洞现在是灾难性的，那真是太棒了，”他叹了口气，“唉。也许我们一百万年后会有一场不错的灾难。”
嘿，科学家只能抱有希望。
