黑洞是宇宙中最神秘的天體之一。以下是七個(gè)有科學(xué)依據(jù)、令人難以置信的事實(shí)。

黑洞是宇宙中最神秘的天體之一。它們能彎曲時(shí)空，為人類觀測(cè)到的一些最亮天體提供能量，甚至?xí)a(chǎn)生時(shí)空漣漪，讓地球上的科學(xué)家探測(cè)到。

長(zhǎng)期以來(lái)，黑洞一直是科幻作品的熱門題材，如今，天文臺(tái)已將它們從理論預(yù)言轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┯^測(cè)的宇宙實(shí)驗(yàn)室。以下七個(gè)引人入勝的事實(shí)，揭示了為什么黑洞不斷挑戰(zhàn)著我們對(duì)宇宙的認(rèn)知。

第一張黑洞照片需要一臺(tái)相當(dāng)于地球大小的望遠(yuǎn)鏡

2019年發(fā)布的著名橙色光環(huán)并非由單臺(tái)望遠(yuǎn)鏡拍攝而成。事件視界望遠(yuǎn)鏡利用甚長(zhǎng)基線干涉測(cè)量技術(shù)，將全球的射電天文臺(tái)連接起來(lái)，實(shí)際上創(chuàng)建了一臺(tái)地球大小的虛擬望遠(yuǎn)鏡。

這項(xiàng)史無(wú)前例的工程壯舉使科學(xué)家得以拍下超大質(zhì)量黑洞M87的陰影，隨后又拍下了銀河系中心的人馬座A。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡拍到的并非黑洞本身，而是正在其事件視界外旋轉(zhuǎn)的發(fā)光物質(zhì)。

黑洞能創(chuàng)造出宇宙中最亮的一些天體

黑洞本身不發(fā)光，但正在落向黑洞的物質(zhì)常常會(huì)發(fā)光。向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的氣體和塵埃會(huì)形成一個(gè)溫度可達(dá)數(shù)百萬(wàn)度的吸積盤，在跨越事件視界之前，向外發(fā)出巨大的輻射。

在超大質(zhì)量黑洞中，這些吸積盤可以為類星體提供能量。類星體極其明亮，其光芒甚至能蓋過(guò)包含數(shù)千億顆恒星的整個(gè)星系。諷刺的是，宇宙中最黑暗的天體之一竟能間接產(chǎn)生宇宙中最亮的一些現(xiàn)象。

科學(xué)家無(wú)需直接看見黑洞，也能探測(cè)到它們

由于黑洞不發(fā)出可見光，天文學(xué)家便依靠間接方法來(lái)尋找它們。他們可以觀察環(huán)繞一個(gè)不可見天體運(yùn)行的恒星，探測(cè)吸積盤中熱氣體發(fā)出的強(qiáng)烈X射線，或者測(cè)量黑洞碰撞時(shí)產(chǎn)生的引力波。
這些互補(bǔ)的技術(shù)已經(jīng)揭示了宇宙中成千上萬(wàn)個(gè)黑洞候選體，并不斷發(fā)現(xiàn)新的黑洞。現(xiàn)代天文學(xué)識(shí)別黑洞，往往是通過(guò)研究它們對(duì)周圍環(huán)境的影響，而不是研究這些天體本身。

黑洞能發(fā)射出比整個(gè)星系還大的噴流

雖然沒有什么能從黑洞的事件視界內(nèi)逃脫，但緊鄰視界之外的物質(zhì)表現(xiàn)卻截然不同。隨著氣體向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)大的磁場(chǎng)可以將部分物質(zhì)導(dǎo)入狹窄的噴流中，以接近光速的高速?gòu)暮诙磭姵觥?/p>

這些相對(duì)論性噴流可以延伸數(shù)十萬(wàn)光年，甚至數(shù)百萬(wàn)光年，比它們所在的星系還要大。天文學(xué)家仍在研究這些噴流形成的確切機(jī)制，但它們依然是宇宙中最具能量、最壯觀的現(xiàn)象之一。

有些黑洞以近乎光速的速度自轉(zhuǎn)

黑洞不僅質(zhì)量極其巨大，旋轉(zhuǎn)速度也能快得驚人。當(dāng)它們吸積氣體、塵埃，甚至與其他黑洞并合時(shí)，會(huì)獲得角動(dòng)量并開始自轉(zhuǎn)。天文學(xué)家估計(jì)，一些超大質(zhì)量黑洞的自轉(zhuǎn)速度接近愛因斯坦廣義相對(duì)論所允許的最高速度。這種極速自轉(zhuǎn)可以拖拽黑洞周圍的時(shí)空，這種現(xiàn)象被稱為“參考系拖拽”，也可能為活動(dòng)星系中觀測(cè)到的巨型相對(duì)論性噴流提供能量。

并非所有黑洞都在不停地“吞噬”

流行文化常把黑洞描繪成宇宙吸塵器，無(wú)休止地吞噬周圍的一切。但現(xiàn)實(shí)中，許多黑洞會(huì)長(zhǎng)期處于安靜狀態(tài)，幾乎沒有什么物質(zhì)落入其中。

我們自己星系中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座A*就是一個(gè)很好的例子。與那些正在大量“進(jìn)食”并為明亮類星體提供能量的黑洞相比，它如今消耗的物質(zhì)相對(duì)較少。黑洞看起來(lái)是暗是亮，很大程度上取決于其周圍氣體和塵埃的多少，而非黑洞本身。

黑洞并非永世長(zhǎng)存

黑洞看似永恒，但物理學(xué)家斯蒂芬·霍金提出，它們會(huì)通過(guò)發(fā)出現(xiàn)在所稱的“霍金輻射”而慢慢失去能量。在長(zhǎng)得超乎想象的漫長(zhǎng)時(shí)間尺度上，這一過(guò)程可能導(dǎo)致黑洞完全蒸發(fā)。

然而，對(duì)于恒星質(zhì)量的黑洞來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程大約需要10的67次方年——比宇宙當(dāng)前的年齡還要長(zhǎng)億億億倍。雖然霍金輻射尚未被直接觀測(cè)到，但它仍然是現(xiàn)代理論物理學(xué)中最具影響力的思想之一。

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