北京
黑洞是宇宙中最神秘的天體之一。以下是七個有科學依據、令人難以置信的事實。
黑洞是宇宙中最神秘的天體之一。它們能彎曲時空，為人類觀測到的一些最亮天體提供能量，甚至會產生時空漣漪，讓地球上的科學家探測到。
長期以來，黑洞一直是科幻作品的熱門題材，如今，天文臺已將它們從理論預言轉變為可供觀測的宇宙實驗室。以下七個引人入勝的事實，揭示了為什么黑洞不斷挑戰著我們對宇宙的認知。
第一張黑洞照片需要一臺相當于地球大小的望遠鏡
2019年發布的著名橙色光環并非由單臺望遠鏡拍攝而成。事件視界望遠鏡利用甚長基線干涉測量技術，將全球的射電天文臺連接起來，實際上創建了一臺地球大小的虛擬望遠鏡。
這項史無前例的工程壯舉使科學家得以拍下超大質量黑洞M87的陰影，隨后又拍下了銀河系中心的人馬座A。這臺望遠鏡拍到的并非黑洞本身，而是正在其事件視界外旋轉的發光物質。
黑洞能創造出宇宙中最亮的一些天體
黑洞本身不發光，但正在落向黑洞的物質常常會發光。向內旋轉的氣體和塵埃會形成一個溫度可達數百萬度的吸積盤，在跨越事件視界之前，向外發出巨大的輻射。
在超大質量黑洞中，這些吸積盤可以為類星體提供能量。類星體極其明亮，其光芒甚至能蓋過包含數千億顆恒星的整個星系。諷刺的是，宇宙中最黑暗的天體之一竟能間接產生宇宙中最亮的一些現象。
科學家無需直接看見黑洞，也能探測到它們
由于黑洞不發出可見光，天文學家便依靠間接方法來尋找它們。他們可以觀察環繞一個不可見天體運行的恒星，探測吸積盤中熱氣體發出的強烈X射線，或者測量黑洞碰撞時產生的引力波。
這些互補的技術已經揭示了宇宙中成千上萬個黑洞候選體，并不斷發現新的黑洞。現代天文學識別黑洞，往往是通過研究它們對周圍環境的影響，而不是研究這些天體本身。
黑洞能發射出比整個星系還大的噴流
雖然沒有什么能從黑洞的事件視界內逃脫，但緊鄰視界之外的物質表現卻截然不同。隨著氣體向內旋轉，強大的磁場可以將部分物質導入狹窄的噴流中，以接近光速的高速從黑洞噴出。
這些相對論性噴流可以延伸數十萬光年，甚至數百萬光年，比它們所在的星系還要大。天文學家仍在研究這些噴流形成的確切機制，但它們依然是宇宙中最具能量、最壯觀的現象之一。
有些黑洞以近乎光速的速度自轉
黑洞不僅質量極其巨大，旋轉速度也能快得驚人。當它們吸積氣體、塵埃，甚至與其他黑洞并合時，會獲得角動量并開始自轉。天文學家估計，一些超大質量黑洞的自轉速度接近愛因斯坦廣義相對論所允許的最高速度。這種極速自轉可以拖拽黑洞周圍的時空，這種現象被稱為“參考系拖拽”，也可能為活動星系中觀測到的巨型相對論性噴流提供能量。
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，無休止地吞噬周圍的一切。但現實中，許多黑洞會長期處于安靜狀態，幾乎沒有什么物質落入其中。
我們自己星系中心的超大質量黑洞人馬座A*就是一個很好的例子。與那些正在大量“進食”并為明亮類星體提供能量的黑洞相比，它如今消耗的物質相對較少。黑洞看起來是暗是亮，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。
黑洞并非永世長存
黑洞看似永恒，但物理學家斯蒂芬·霍金提出，它們會通過發出現在所稱的“霍金輻射”而慢慢失去能量。在長得超乎想象的漫長時間尺度上，這一過程可能導致黑洞完全蒸發。
然而，對于恒星質量的黑洞來說，這個過程大約需要10的67次方年——比宇宙當前的年齡還要長億億億倍。雖然霍金輻射尚未被直接觀測到，但它仍然是現代理論物理學中最具影響力的思想之一。
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