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在天文學(xué)領(lǐng)域的所有奇思妙想中，黑洞可能是最特立獨(dú)行的。作為宇宙中引力場(chǎng)超強(qiáng)、連光都無(wú)法逃逸的天體，這些超乎常理的黑暗“怪獸”令人聞之色變。

由于一般的物理學(xué)定律都會(huì)在黑洞中失效，人們很容易將黑洞視為科幻小說(shuō)中才會(huì)出現(xiàn)的“怪物”。半個(gè)多世紀(jì)的天文學(xué)癡迷仰望，搜索宇宙星空，發(fā)現(xiàn)了大量直接和間接證據(jù)表明，黑洞在宇宙中確實(shí)存在。借用大詩(shī)人蘇軾面對(duì)人生的嘆息，正所謂“黑洞到處知何似，應(yīng)似飛鴻踏雪泥”。

愛(ài)因斯坦理論的“有力預(yù)測(cè)”

國(guó)家天文臺(tái)研究員張承民對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者介紹到：“1916年，德國(guó)天文學(xué)家卡爾·施瓦西最先預(yù)言了黑洞的存在，他發(fā)現(xiàn)黑洞是愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的必然結(jié)果”。換句話說(shuō)，如果愛(ài)因斯坦的理論是正確的——所有證據(jù)都表明它是正確的，那么黑洞肯定存在。“然而，愛(ài)因斯坦對(duì)于黑洞這個(gè)怪異概念存有疑慮，他認(rèn)為當(dāng)引力場(chǎng)如此強(qiáng)大之時(shí)或許其它作用力會(huì)阻止黑洞的出現(xiàn)”。

張承民進(jìn)一步指出，英國(guó)物理學(xué)家羅杰·彭羅斯和斯蒂芬·霍金為黑洞的存在提供了更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，他們證明，任何塌縮成黑洞的天體都會(huì)形成一個(gè)奇點(diǎn)，在那里，傳統(tǒng)物理定律會(huì)分崩離析。這一觀點(diǎn)已被廣泛接受，彭羅斯也因?yàn)?ldquo;發(fā)現(xiàn)黑洞的形成是廣義相對(duì)論的有力預(yù)測(cè)”而榮膺2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

伽馬射線暴

美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)稱，上世紀(jì)30年代，印度天體物理學(xué)家蘇布拉馬尼安·錢(qián)德拉塞卡研究恒星核燃料耗盡時(shí)會(huì)發(fā)生什么時(shí)發(fā)現(xiàn)，恒星最終的命運(yùn)主要取決于其星體質(zhì)量。

張承民解釋說(shuō)：“如果這顆恒星很大，比如說(shuō)質(zhì)量為太陽(yáng)的25倍，那么它的致密內(nèi)核(質(zhì)量可能是太陽(yáng)的3倍甚至更大)就會(huì)塌縮成一個(gè)黑洞”。

據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站報(bào)道，內(nèi)核最后的塌縮只需幾秒鐘就可完成，并以伽馬射線暴的形式釋放出大量能量。 這一伽馬射線暴向太空釋放的能量可能相當(dāng)于普通恒星一生釋放的能量。地球上的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)探測(cè)到許多這樣的伽馬射線暴，其中有些來(lái)自數(shù)十億光年以外的星系，因此我們實(shí)際上能夠看到黑洞正在誕生。

黑洞合并產(chǎn)生的引力波

張承民表示，黑洞并非總是孤立存在，有時(shí)會(huì)成對(duì)出現(xiàn)，相互環(huán)繞。當(dāng)它們“共舞”時(shí)，它們之間的引力相互作用會(huì)在時(shí)空中產(chǎn)生漣漪，這些漣漪會(huì)以引力波形式向外傳播，這是愛(ài)因斯坦相對(duì)論做出的另一個(gè)預(yù)測(cè)。

據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)站報(bào)道，借助美國(guó)的激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)和歐洲的室女座探測(cè)器( Virgo)，科學(xué)家們現(xiàn)在有能力探測(cè)這些引力波。2016年2月，LIGO項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)宣布，他們利用LIGO的兩個(gè)探測(cè)器于2015年9月14日探測(cè)到來(lái)自兩個(gè)黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號(hào)。

隨著探測(cè)器靈敏度逐日提高，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)除了黑洞合并之外的其他引力波事件——今年6月29日，在一篇發(fā)表于《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》的論文中，天文學(xué)家們稱，在LIGO和Virgo的第三輪運(yùn)行中接連發(fā)現(xiàn)了兩例來(lái)自黑洞—中子星合并的引力波事件GW200105和和GW200115。其中GW200105由一個(gè)8.9倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞和一個(gè)1.9倍太陽(yáng)質(zhì)量的中子星合并產(chǎn)生，此次合并發(fā)生在9億光年之外。GW200115則來(lái)自一次10億光年外的黑洞—中子星合并事件，“主角”分別是一個(gè)5.7倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞，以及一個(gè)1.5倍太陽(yáng)質(zhì)量的中子星。

“看不見(jiàn)的客人”

在整個(gè)可觀測(cè)宇宙中，我們或許會(huì)偶爾看到產(chǎn)生伽馬射線暴和引力波的短暫高能事件，來(lái)證實(shí)黑洞的存在。但在黑洞生命的大部分時(shí)間里，它們幾乎是不可探測(cè)的：它們不會(huì)發(fā)出任何光或其他輻射，這意味著它們可能潛伏在天文學(xué)家們意識(shí)不到的區(qū)域。

如果是這種情況，也有一種肯定能探測(cè)到這些暗黑“怪獸”的方法，那就是通過(guò)它們對(duì)其它恒星產(chǎn)生的引力效應(yīng)。