黑洞的十大新发现

　　外层空间是各种奇怪而奇妙的物体的家园中子星、星云、星系团。其中最迷人的是黑洞。自1916年德国天文学家KarlSchwarzschild首次预测它们的存在以来，研究人员已经积累了大量关于这些难以捉摸的巨星的知识。
　　随着天文学变得越来越先进，科学家们开始更多地了解黑洞的性质。磁漩涡、无线电波射流、虫洞理论、破纪录的爆炸。在过去的几年里，观星者已经看到了这一切，并开始回答其他人提出的一些问题。10史无前例地瞥见黑洞背后的光
　　黑洞是宇宙巨人，它会吞噬任何穿过它们的路径。它们的引力如此之大，以至于没有任何东西，甚至是光，都无法逃脱它们的引力。所以你会认为不可能探测到黑洞后面的光。当然，任何排放物都会被吸入，对吧？
　　阿尔伯特爱因斯坦不同意。1915年，这位德国科学家提出，像黑洞这样的极重物体应该扭曲时空结构，让光在它们周围传播。这是他广义相对论的关键部分，这一思想彻底改变了现代物理学。科学家们之前已经发现了这种效应称为引力透镜效应但直到最近才有人设法探测到黑洞后面的光。
　　然后，在2021年7月，斯坦福大学的天文学家破解了它。该团队一直在研究位于遥远星系Zwicky中心的一个超大质量黑洞，当时他们注意到奇怪的X射线发射，他们无法完全将其放在手指上。它们习惯于检测来自黑洞前方的信号，但这些新信号不同。这些闪光后来出现了，而且光线不那么明亮，就像主爆发后到达的回声。经过大量分析，研究人员证实，这些神秘的探测实际上是环绕兹威基黑洞边缘的光脉冲，再次验证了爱因斯坦开创性的相对论。〔1〕9天文学家捕捉到围绕黑洞边缘的磁漩涡
　　2019年，天文学家发布了第一张黑洞外围的图像，创造了历史。黑洞本身是不可能拍摄的。这张开创性的照片捕捉到了5500万光年外的超大质量黑洞M87的影子。科学家们使用来自称为事件视界望远镜的全球探测器网络的数据编译了这张照片。
　　两年后，在另一项前所未有的科学壮举中，该团队推出了一张新照片，为这些天体巨兽的神秘行为提供了更重要的见解。最后，在2021年3月，研究人员揭示了M87的另一张图像，只是这一次显示了围绕其阴影盘旋的磁场线。
　　像M87这样的黑洞被一圈炽热的宇宙物质包围着。科学家们分析了来自该区域的光和振动的方向。众所周知，黑洞会喷出大量物质，但没有人知道为什么。科学家们希望磁漩涡可以帮助解释这一奇特现象。〔2〕8天文台探测到破纪录的爆炸
　　2016年，美国宇航局的钱德拉X射线天文台开始从外太空深处获取不寻常的读数。距离我们约3。9亿光年的蛇夫座星系团似乎包含一条奇怪的曲线。起初，科学家们驳斥了它是由黑洞引起的想法，因为所涉及的绝对能量似乎太大而令人难以置信。
　　但随着更多数据的出现，证据开始堆积起来。最终，NASA意识到，用他们的话说，他们发现了宇宙中最大的爆炸。
　　星系团是宇宙中已知的最大结构之一。它们由数千个星系、暗物质和热气体组成。蛇夫座星团的中央是一个包含超大质量黑洞的大型星系。科学家们认为，巨大的爆炸可能源于那个巨大的太空吞噬者。据说爆炸中释放的能量比之前的记录保持者强五倍，这是MS073574星系团的一次大规模喷发。
　　该研究的主要作者SimonaGiacintucci将这次爆炸与1980年的喷发进行了比较，那次喷发撕裂了圣海伦斯山的顶部。一个关键的区别是，你可以将15个银河系连续放入火山口，这次喷发撞击了星团的热气体。〔3〕7潜伏在银河系黑洞附近的变形物体
　　近年来，天文学家注意到一些奇怪的变形天体在银河系中潜伏。加州大学洛杉矶分校的研究人员发现它们围绕着我们银河系中心的黑洞盘旋。离黑洞最远的似乎是最紧凑的。但是当它们接近事件视界时，它们开始伸展。
　　这些奇异的气体球被称为G天体。科学家们认为它们是在两颗恒星被黑洞巨大的引力合并在一起时形成的。
　　科学家们在银河系中发现了六个变异的G天体，尽管宇宙其他地方可能还有更多。诺贝尔奖得主AndreaGhez早在2005年就发现了第一个G天体。但德国的研究人员在七年后才发现第二个G天体。〔4〕6超大质量黑洞可能是伪装的虫洞
　　虫洞是穿越太空的宇宙隧道，将旅行者运送到这个宇宙的任何地方，并可能进入其他地方。一百多年前，阿尔伯特爱因斯坦解释说虫洞可能存在，但没有人确切知道它们是否真的存在。
　　多年来，天文学家一直在天空中寻找证据来确认或否认虫洞的存在。但在2020年11月，研究人员发表了一篇论文，暗示他们可能在没有意识到的情况下偶然发现了它们。米哈伊尔皮奥特罗维奇（MikhailPiotrovich）提出了某些黑洞实际上可能是虫洞开口的想法。
　　黑洞和虫洞的共同点比你想象的要多。它们都非常密集，并且都具有巨大的引力。主要区别在于进入黑洞后没有任何东西可以离开，而任何进入虫洞的物体理论上都可以返回。皮奥特罗维奇和他的团队希望研究伽马射线辐射可以帮助证实他们引人入胜的理论。〔5〕5黑洞合并导致一万亿颗恒星的光
　　众所周知，黑洞潜伏在漆黑的太空中，相互碰撞并合并。然而，直到最近，科学家们还认为这个过程是不可见的，在黑暗的笼罩下进行。
　　但现在，研究人员认为，当黑洞碰撞时，会释放出比太阳亮一万亿倍的耀眼光潮。引力波天文台Ligo早在2019年就发现了一个耀眼的耀斑，科学家认为这是由两个黑洞在第三个黑洞的存在下合并造成的。周围的气体和尘埃就像碰撞的泛光灯一样，照亮了灾难性的事件。
　　该研究的主要作者马修格雷厄姆解释说：在这次更突然的耀斑之前，这个超大质量黑洞已经存在了多年。我们得出结论，耀斑很可能是黑洞合并的结果。〔6〕4科学家拍摄射电射流
　　事件视界望远镜（EHT）是一项令人难以置信的工程壮举。它由分布在世界各地的八个射电天文台组成。整理他们的数据创造了一个地球大小的巨型高精度望远镜。
　　2021年7月，EHT项目发布了一系列黑洞喷射无线电波的图像。半人马座A星系中心的黑洞以释放大量能量而闻名，远超银河系中的黑洞。但这标志着科学家们第一次捕捉到一个如此清晰的黑洞，它将物质喷射到天空中。EHT使科学家能够以比以前高10倍的精度和16倍的分辨率拍摄巨大的喷流3研究人员探测到吞噬中子星的黑洞
　　黑洞和中子星是宇宙中密度最大、最奇特的物体之一。当他们撞在一起时，所有的地狱都崩溃了。碰撞是灾难性事件。这两个庞然大物的强度如此之大，以至于它产生了跨越空间和时间的大波。
　　在过去的几年里，科学家们已经看到两个黑洞相撞和两个中子星相撞。但直到最近，捕捉一个撞击中子星的黑洞还是一个更加困难的挑战。
　　然后等了很久，就像公共汽车一样，两个人一起来了。2020年1月，天文学家在十天内收到了来自两个黑洞中子星合并的信号。科学家们认为，这两件事都发生在大约十亿年前。由于太空如此广阔，宇宙回声去年才到达地球。在这两种情况下，黑洞都非常巨大，以至于吞噬了中子星。〔8〕2天文学家对质量不可能的黑洞感到困惑
　　2020年，科学家们在探测到黑洞碰撞后摸不着头脑，根据理论，这应该是不可能的。至少有一个歌利亚的质量是太阳的85倍，科学家们过去认为太阳太大而无法参与这种碰撞。
　　两者碰撞并融合后，产生了一个比太阳重近150倍的黑洞。这比之前检测到的任何黑洞都重。
　　遥远的合并被认为是在宇宙只有当前年龄的一半时发生的。理论天体物理学家伊利亚曼德尔将这一发现描述为非常出乎意料。〔9〕1黑洞是近乎无限能量的来源吗？
　　英国物理学家罗杰彭罗斯爵士是天文学的关键人物。1969年，他提出未来文明可以利用黑洞来产生能量的想法。理论上，靠近但不在黑洞内部的物体应该获得负能量。彭罗斯建议这个物体应该分成两半，一半被黑洞吸入，另一半被退回。后退的那一半现在应该从黑洞中获得能量。这种能量，如果被利用，可以用来为整个星球提供动力。
　　就目前情况而言，这样的壮举远远超出了当前技术的限制。但是彭罗斯正确吗？1971年，物理学家YakovZeldovich设计了一个可以在地球上进行的实验，以测试彭罗斯的远大理论。不幸的是，由于技术限制，泽尔多维奇的实验也无法进行。
　　快进到2020年6月，距彭罗斯首次提出这一想法已有半个多世纪，格拉斯哥大学的研究人员终于能够证明他的理论。该团队建造了一个扬声器环来重现黑洞的旋转效果。然后，他们聆听声波束被扭曲和扭曲，就像彭罗斯最初理论中的物体一样。
　　在该理论首次提出半个世纪后，我们很高兴能够通过实验验证一些极其奇怪的物理学。DanieleFaccio教授告诉记者。认为我们已经能够在我们位于苏格兰西部的实验室中证实一个具有半个世纪历史的宇宙起源理论很奇怪，但我们认为它将开辟许多科学探索的新途径。〔10〕