①今年4月10日,人类史上首张黑洞照片面世,终于让人们一睹黑洞的“芳容”。
②黑洞是广义相对论中宇宙空间内存在的一种天体。它源自爱因斯坦广义相对论的推论,揭示了物理学中的极限。当恒星的核燃料耗尽,也就是恒星到达生命的尽头时,它们会膨胀,失去质量,然后冷却形成白矮星。但是炽热的天体中较大的,比如9到25倍太阳质量的恒星,它们会随着一场大爆炸——超新星爆发而坍缩成中子星。本来恒星可以通过自身的核聚变产生持续向外的推力,以平衡恒星自身质量向内的引力。爆发后恒星的残骸不会再提供推力,但自身巨大的引力还在,就只能向内坍缩。当它持续坍缩,半径收缩到史瓦西半径时,黑洞就诞生了。
③黑洞无法直接观测,科学家借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。由于黑洞的强大引力,它往往被其他明亮的物质包围,这使得我们很难看到黑洞本身。看不见,并不完全因为它是“黑”的。在此之前,我们实际上能够观察到的黑洞,是视界以外的部分。天文学家通常不会尝试直接观测,他们要寻找黑洞存在的间接证据。
④以著名的物理学家钱德拉塞卡命名的望远镜,专门观测不同天体发出的X射线。对于黑洞存在的最好证据就来自这里。在黑洞的引力下,吸积盘内物质落入黑洞的速度极快,物质之间的摩擦使它被加热至数十亿度的高温,从而发出辐射,这些辐射就包括有X射线。来自哈勃望远镜和甚大射电望远镜数据合成的图片,显示了来自20亿光年外,有银河系质量1000倍大小的武仙座A黑洞爆发出的喷流。人们认为喷流正从半人马座A中心的黑洞喷发出来。这些喷流供给了大量的辐射气体,而这些气体远远超出了可见星系的范围。这些喷流比星系本身还要长。天文学家记录了黑洞周围恒星20年来,围绕着银河系中心的人马座A*运动的恒星数据。那些恒星在围绕一处“空白”以每小时1800万千米的速度运行。
⑤虽然黑洞距离我们十分遥远,天文学家仍想出了办法观测到它。传统的光学望远镜使用越来越大的光学镜面来观察宇宙中物体,但观测不到黑洞,于是天文学家用虚拟的方法把光学望远镜的口径变大,制成视界望远镜,搜集黑洞发射出的射电波。科学家得到的是黑洞发出的射电波数据,要把它们还原成一个可视化的图片非常困难。观测10天,分析两年,最终得到了这张黑洞照片。
(摘编自中纪委网站科技视界栏目《人类认识黑洞的小小一步》)