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據(jù)張承民介紹，2020年，天文學(xué)家在觀測(cè)看起來很普通的雙星系統(tǒng)HR 6819時(shí)注意到，這兩顆可見恒星的運(yùn)動(dòng)有點(diǎn)反常，而這種反常只能通過存在第三個(gè)完全不可見的天體才能解釋。隨后，研究人員計(jì)算出這個(gè)看不見的天體的質(zhì)量至少是太陽(yáng)質(zhì)量的4倍，他們斷定這個(gè)天體必定是一個(gè)黑洞。而且，它是迄今發(fā)現(xiàn)的離地球最近的黑洞，距離銀河系僅1000光年。

X射線

張承民說：“黑洞的第一個(gè)觀測(cè)證據(jù)出現(xiàn)在1971年，它同樣來自我們銀河系中的一個(gè)雙星系統(tǒng)，最近測(cè)出的距離約為7240光年。這個(gè)被稱為‘天鵝座X-1(Cygnus X-1)’的系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生宇宙中一些極其明亮的X射線， 此雙星系統(tǒng)最初在1964年被發(fā)現(xiàn)”。

NASA稱，這些射線并非來自黑洞本身，也并非來自黑洞的可見伴星——這顆伴星質(zhì)量巨大，是太陽(yáng)質(zhì)量的33倍。物質(zhì)不斷從這顆巨大恒星上剝離，并被拖入黑洞周圍的吸積盤，X射線正是從這個(gè)吸積盤發(fā)出的。

天文學(xué)家可以利用觀測(cè)到的恒星運(yùn)動(dòng)來估計(jì)“天鵝座X-1”中這個(gè)不可見天體的質(zhì)量。根據(jù)最新計(jì)算，這個(gè)質(zhì)量為太陽(yáng)21倍的黑暗天體集中在一個(gè)很小的空間，因此，它不可能是除黑洞之外的任何天體。

超大質(zhì)量黑洞

據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站報(bào)道，除恒星塌縮產(chǎn)生的黑洞外，有證據(jù)顯示，宇宙中大多數(shù)大星系(擁有數(shù)千億顆恒星的星系)中央都有一個(gè)質(zhì)量為太陽(yáng)數(shù)百萬甚至數(shù)十億倍的超大質(zhì)量黑洞。

也有證據(jù)表明，銀河系的中心就有一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。這顆黑洞位于人馬座的方向，所以被稱為人馬座A*(Sgr A*)，它距離我們約26000光年，質(zhì)量約為太陽(yáng)的400萬倍。

那么人馬座A*這個(gè)超大質(zhì)量黑洞會(huì)吞掉整個(gè)銀河系嗎?當(dāng)然不會(huì)，因?yàn)樗B距離非常近的恒星S2都吃不到，更遑論離它更遠(yuǎn)的其他天體了。

此外，據(jù)美國(guó)《新聞周刊》2019年11月21日?qǐng)?bào)道，德國(guó)天文學(xué)家發(fā)表研究稱，他們首次在名為“NGC 6240”的星系中央發(fā)現(xiàn)了3個(gè)超大質(zhì)量黑洞。這3個(gè)黑洞位于不到3000光年的空間區(qū)域內(nèi)，質(zhì)量都超過太陽(yáng)質(zhì)量的9000萬倍。

“意大利面化”

張承民指出，“證明黑洞存在的另一個(gè)證據(jù)是‘意大利面化’——落入黑洞的物體會(huì)被黑洞的極大引力拉伸成細(xì)條”。幸運(yùn)的是，這不太可能發(fā)生在你或你認(rèn)識(shí)的任何人身上，但這很可能是離超大質(zhì)量黑洞非常近的恒星的命運(yùn)。

2020年10月，天文學(xué)家目睹了這種撕裂過程——2.15億光年外的一個(gè)旋渦星系內(nèi)，一顆“倒霉”恒星誤入超大質(zhì)量黑洞的勢(shì)力范圍，慘遭撕裂和吞噬。

據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)報(bào)道，過去很難看到這些事件，因?yàn)楹诙赐淌珊阈菚r(shí)，垂死的恒星中往往會(huì)噴射物質(zhì)，比如塵埃，使視野變得模糊。幸運(yùn)的是，本次事件是在恒星被撕裂成碎片后不久就進(jìn)入了研究人員的視線。

直觀圖像

到目前為止，我們已經(jīng)掌握了大量證明黑洞存在、有說服力的間接證據(jù)：輻射爆發(fā)、引力波，或者其他天體受到的動(dòng)態(tài)影響等。

但最終起決定性作用的證據(jù)出現(xiàn)在2019年4月——4月10日，包括中國(guó)在內(nèi)，全球多地天文學(xué)家同步公布首張黑洞真容，它是活動(dòng)星系梅西耶87中心超大質(zhì)量黑洞的直觀圖像。這個(gè)黑洞距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽(yáng)的65億倍。

研究人員表示，這一由200多名科研人員歷時(shí)10余年、從四大洲8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)“捕獲”的視覺證據(jù)，有望證實(shí)愛因斯坦廣義相對(duì)論在極端條件下仍然成立。

這張令人驚嘆的照片是由事件視界望遠(yuǎn)鏡拍攝的，這個(gè)望遠(yuǎn)鏡是分散在世界各地的龐大望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)。由于需要極高的靈敏度，8個(gè)射電望遠(yuǎn)鏡分布在多個(gè)高海拔地區(qū)，包括夏威夷和墨西哥的火山、西班牙的內(nèi)華達(dá)山脈、智利的阿塔卡馬沙漠、南極等。

張承民解釋說：“能夠參與的望遠(yuǎn)鏡網(wǎng)絡(luò)越多，它們的間距越大，最終圖像質(zhì)量就越好”。

作為廣義相對(duì)論最重要的預(yù)言之一，黑洞一直是最神秘，甚至最令人神往的存在，首張黑洞圖片讓人類能一睹黑洞的尊容，這是一個(gè)研究和觀測(cè)黑洞的全新窗口，讓我們可以揭示更多有關(guān)黑洞的秘密，這些秘密或許會(huì)給我們帶來更多驚喜。(科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞)