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8种方式我们知道黑洞真的确实存在

在天文学中所有遥远的概念中,黑洞可能是最奇怪的。在这个空间区域,物质是如此紧密地聚集在一起,以至于没有任何东西,甚至光本身都无法逃脱,这些黑暗的庞然大物也呈现出一种相当可怕的前景。随着所有正常的物理规则在黑洞内部被打破,人们很容易把黑洞看作是科幻小说里的东西。然而,有大量直接和间接的证据表明,它们确实存在于宇宙中。

爱因斯坦的“鲁棒预测”

被发现黑洞是Albert Einstein的一般相对论理论的必然结果。 (图片信用:Bettmann /贡献者)

作为一种理论上的可能性,黑洞是由卡尔施瓦茨德国的1916年预测的,他发现它们是一个不可避免的后果爱因斯坦的一般相对论理论.换句话说,如果爱因斯坦的理论是正确的 - 和所有证据表明它是 - 那么黑洞一定存在。他们随后被提上更加坚定地由罗杰·彭罗斯和霍金,谁发现任何物体倒塌下来黑洞将形成一个奇点,其中物理学的传统法律打破,根据澳门金莎官方游戏剑桥大学.这已被广泛接受彭罗斯被授予的份额2020诺贝尔物理奖“对于发现黑洞形成是对相对论一般理论的稳健预测。”澳门金莎官方游戏

伽马射线爆发

由黑洞诞生引起的伽马射线暴已经被地球上的设备探测到。 (图片来源:NASA /雨燕/克鲁兹deWilde)

在20世纪30年代,印度天体物理学家Subramanian Chandrasekhar观察了一颗恒星耗尽所有核燃料后的情况,据美国宇航局说.他发现的最终结果取决于明星的质量。据美国航空航天局称,如果这颗明星真的很大,那么这是20个太阳能群众,那么它本身可能是阳光质量的三倍或更多倍。在几秒钟内,最终的核心崩溃令人难以置信,它释放出巨大的能量澳门金莎官方游戏伽马射线爆裂.该突发能够辐射尽可能多的精力投入到空间在其整个生命周期中一个普通的恒星发出。而地球上的望远镜已经发现很多这些突发,其中一些来自星系的数十亿光年远的;因此,我们可以清楚地看到黑洞诞生。

引力波

艺术家对引力波的印象。黑洞互相轨道,在时空中产生涟漪,以引力波向外传播。 (图片信用:R. Hurt / Caltech-JP澳门金沙国际在线开户L)

黑洞并不总是孤立存在的——有时它们成对出现,围绕着对方旋转。当它们这样做时,它们之间的引力相互作用会产生涟漪时空以引力波向外传播 - 爱因斯坦的相对论的另一种预测。使用像激光干涉仪的观测器,我们现在有能力检测这些波,直播科学姐姐网站澳门金沙官方游戏Space.com报道.第一个发现涉及两个黑洞的合并,是在2016年宣布的,此后又有更多的发现。随着探测器灵敏度的提高,除了黑洞合并之外,其他产生波的事件也在被发现——比如黑洞和中子星之间的碰撞,它发生在银河系之外的距离地球6.5亿光年到15亿光年的地方,澳门金沙官方游戏Live Science报道

无形的伴侣

这幅艺术家的作品展示了HR 6819三重系统中物体的轨道。 (图片信用:L.Calçada/ ESO)

短暂的,高能量事件产生伽玛射线爆发和引力波可能是整个可观测宇宙可见半途而废,但大半生的黑洞,就其性质来说,几乎是检测不到的。他们不发射任何光或其它辐射的手段,他们可以在我们的宇宙邻居不天文学家意识到这一点潜伏的事实。有一个安全可靠的方式,通过对其他恒星的引力效应来检测暗兽,不过,那是。当观察看似平常的双星系统,或对绕恒星,在2020年被称为HR 6819的,天文学家发现奇特两个可见的恒星,可以只解释的运动,如果有第三个,完全看不见,对象那里。当他们摸索出它的质量 - 太阳的至少四倍 - 研究人员知道有只剩一种可能性。它必须是一个黑洞 - 最接近尚未发现的地球,只有一千光年远在我们银河系内,如澳门金沙官方游戏Live Science报道

X射线愿景

黑洞天鹅座X-1正在从一颗巨大的蓝色伴星上吸取物质。 (图片来源:美国国家航空航天局科学家)

为黑洞的第一个观测证据出现在1971年,这也从一个双星系统,在我们银河系内就来了。称为天鹅X-1中,系统产生一些宇宙最亮的X射线的。这些不发出从黑洞本身,还是从它的可见伴星 - 这是巨大的,在我们的太阳的33倍,质量,据美国宇航局说.相反,物质不断从巨星中剥离,并拖入黑洞周围的吸积盘,从而从这种吸收盘,NASA表示,发出X射线。正如他们用HR 6819所做的那样,天文学家可以使用观察到的星运动来估计Cygnus X-1中的看不见物体的质量。最新的计算将暗对象放在21个太阳能块中,集中成如此小空间,除了黑洞之外,它不可能,澳门金沙官方游戏Live Science报道

超级分类黑洞

在我们银河系的中心是一个超大质量的黑洞,位于人马座a区域。 (图片信用:esa-c。arseau)

除了恒星坍缩产生的黑洞外,有证据表明,超大质量的黑洞,每一个几百万甚至数十亿个太阳质量的黑洞,自宇宙早期以来一直潜伏在星系中心,澳门金沙官方游戏Live Science报道.在所谓的活动星系中,这些重量级星系的证据是惊人的。据美国宇航局说,这些星系中的中央黑洞被产生的磁盘包围,在所有波长的光线下产生强烈的辐射。我们还有证据表明我们自己的星系在其中心有一个黑洞。那是因为我们看到那个地区的星星在这么快左右嗖嗖声 -光速的8%-它们一定是在绕着一个非常小、非常大的物体运行。目前估计银河系中心的黑洞大约有400万太阳的质量。

意外化

另一个证据是存在黑洞的......意外化。什么,你可能知道,是面漆吗?当你陷入一个黑洞时,这就是发生的事情,这是非常不言自明的。通过黑洞的极端引力拉动,从薄薄的股线上被伸展到薄薄的股线上。幸运的是,这不太可能发生在你或任何你认识的人身上,但它可能是一个徘徊太近的星星的命运,澳门金沙官方游戏Live Science报道.2020年10月,天文学家目睹了这种粉碎 - 或者至少,他们看到了从撕裂销钉的闪光灯,因为它被撕裂。幸运的是,在地球附近的任何地方都没有发生过含水,而是在银河系上的2.15亿光年里。

最后 - 直接图像

第一个是黑洞的直接图像。 (图片信用:事件Horizo​​ n Telescope Collaboration)

到目前为止,我们已经有了大量令人信服的黑洞的间接证据:辐射或引力波的爆发,或对其他物体的动力效应,这些不可能是由科学已知的任何其他物体产生的。但最终的决定性结果出现在2019年4月,以澳门金莎官方游戏该黑洞的直接图像活跃星系梅西耶87的中心。这张令人惊叹的照片是由事件视界望远镜拍摄的,这个名字有点误导人,因为它是由分布在世界各地的大型望远镜网络组成,而不是单一的仪器。根据美国国家航空航天局的说法,参与的望远镜越多,距离越远,最终的图像质量就越好。结果清楚地显示出这个65亿太阳质量的黑洞的阴影与它周围吸积盘的橙色辉光的对比《生活科学》报道澳门金沙官方游戏

最初发表于现场科学。澳门金沙官方游戏

安德鲁五月holds a PhD in astrophysics from Manchester University, U.K. For 30 years, he worked in the academic, government and private sectors, before becoming a science writer where he has written for Fortrean Times, How It Works, All About Space, Popular Science, among others. He has also written a selection of books including Cosmic Impact and Astrobiology: The Search for Life Elsewhere in the Universe, published by Icon Books.