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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。作為宇宙中引力場超強(qiáng)、連光都無法逃逸的天體，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)定律都會在黑洞中失效，人們很容易將黑洞視為科幻小說中才會出現(xiàn)的“怪物”。半個多世紀(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，黑洞在宇宙中確實存在。借用大詩人蘇軾面對人生的嘆息，正所謂“黑洞到處知何似，應(yīng)似飛鴻踏雪泥”。

愛因斯坦理論的“有力預(yù)測”

國家天文臺研究員張承民對科技日報記者介紹到：“1916年，德國天文學(xué)家卡爾·施瓦西最先預(yù)言了黑洞的存在，他發(fā)現(xiàn)黑洞是愛因斯坦廣義相對論的必然結(jié)果”。換句話說，如果愛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，愛因斯坦對于黑洞這個怪異概念存有疑慮，他認(rèn)為當(dāng)引力場如此強(qiáng)大之時或許其它作用力會阻止黑洞的出現(xiàn)”。

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

伽馬射線暴

美國國家航空航天局(NASA)稱，上世紀(jì)30年代，印度天體物理學(xué)家蘇布拉馬尼安·錢德拉塞卡研究恒星核燃料耗盡時會發(fā)生什么時發(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：“如果這顆恒星很大，比如說質(zhì)量為太陽的25倍，那么它的致密內(nèi)核(質(zhì)量可能是太陽的3倍甚至更大)就會塌縮成一個黑洞”。

據(jù)美國趣味科學(xué)網(wǎng)站報道，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)探測到許多這樣的伽馬射線暴，其中有些來自數(shù)十億光年以外的星系，因此我們實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，有時會成對出現(xiàn)，相互環(huán)繞。當(dāng)它們“共舞”時，它們之間的引力相互作用會在時空中產(chǎn)生漣漪，這些漣漪會以引力波形式向外傳播，這是愛因斯坦相對論做出的另一個預(yù)測。

據(jù)美國太空網(wǎng)站報道，借助美國的激光干涉引力波天文臺(LIGO)和歐洲的室女座探測器( Virgo)，科學(xué)家們現(xiàn)在有能力探測這些引力波。2016年2月，LIGO項目團(tuán)隊宣布，他們利用LIGO的兩個探測器于2015年9月14日探測到來自兩個黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號。

隨著探測器靈敏度逐日提高，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》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)了兩例來自黑洞—中子星合并的引力波事件GW200105和和GW200115。其中GW200105由一個8.9倍太陽質(zhì)量的黑洞和一個1.9倍太陽質(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5.7倍太陽質(zhì)量的黑洞，以及一個1.5倍太陽質(zhì)量的中子星。

“看不見的客人”

在整個可觀測宇宙中，我們或許會偶爾看到產(chǎn)生伽馬射線暴和引力波的短暫高能事件，來證實黑洞的存在。但在黑洞生命的大部分時間里，它們幾乎是不可探測的：它們不會發(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)家們意識不到的區(qū)域。

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