這世上真有東西能連光都吞得下去?別說手電筒了,太陽光照過去都得失蹤,它就叫作黑洞,聽著像科幻片里的設(shè)定,可它真就在宇宙里不聲不響地隱藏著。
可這就讓人納悶了,它連光都不放,咱們?nèi)搜劭可犊匆娀蛘哒f發(fā)現(xiàn)它呢?
其實(shí)黑洞本身真不發(fā)光,也不反射光,拿著天文望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)它,確實(shí)只能看到一片漆黑。但它周圍可熱鬧了。就像深山老林里頭藏著一頭猛獸,你看不見它,但聽見樹枝咔嚓響,看見動(dòng)物四散奔逃,就知道那兒肯定有大家伙在活動(dòng)。
黑洞也是這么個(gè)道理,它引力太強(qiáng)了,周圍的恒星、氣體、塵埃全被它拽得團(tuán)團(tuán)轉(zhuǎn)。這些物質(zhì)想往里掉,又不是一下子就能吞進(jìn)去,得先繞著它打轉(zhuǎn),越轉(zhuǎn)越快,越轉(zhuǎn)越熱,最后溫度高到幾千度、幾萬度,直接發(fā)出強(qiáng)烈的X射線和無線電波。
這些信號(hào)可不是光,但能被地球上的望遠(yuǎn)鏡接收到,比如錢德拉X射線天文臺(tái),專門盯著宇宙里哪些地方冒X射線,一發(fā)現(xiàn)某個(gè)點(diǎn)特別亮,周圍還圍著一群星星繞著轉(zhuǎn),那基本就能斷定底下藏著個(gè)黑洞。
上世紀(jì)六十年代,天文學(xué)家就通過這種方式發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)疑似黑洞的天體,叫天鵝座X-1。它本身不發(fā)光,可旁邊那顆藍(lán)巨星卻被一股看不見的力量拽得來回晃動(dòng),軌道算出來之后,背后的引力源質(zhì)量至少是太陽的五倍以上,體積卻小得離譜。
這么大質(zhì)量擠在這么小空間里,除了黑洞,沒別的解釋。后來幾十年,越來越多這類系統(tǒng)被發(fā)現(xiàn),科學(xué)家們越來越確信黑洞不是理論玩具,它是真實(shí)存在的。
再往后手段就更高級(jí)了,2015年,人類第一次“聽”到了黑洞。當(dāng)然不是用耳朵,而是通過激光干涉引力波天文臺(tái),也就是LIGO。
那天,兩個(gè)分別相當(dāng)于36倍和29倍太陽質(zhì)量的黑洞,在距離地球13億光年的地方撞到了一塊兒,合并成一個(gè)更大的黑洞。
這一撞攪動(dòng)了時(shí)空本身,像水面上扔了塊石頭,蕩出一圈圈引力波。這些波動(dòng)穿過宇宙,花了13億年才傳到地球,被LIGO的精密儀器捕捉到。
那一聲“嘀”,雖然只是數(shù)據(jù)圖上的一個(gè)波形,卻是人類第一次直接感知到黑洞的劇烈活動(dòng)。這不是看,也不是聽,是感覺到了時(shí)空的顫抖。從那以后,人類已經(jīng)記錄下幾十次類似的事件,每一次都對應(yīng)著黑洞的碰撞與融合。
要說最轟動(dòng)的,還得是2019年那張“黑洞照片”。全世界都在傳,說人類終于拍到了黑洞的真容??赡阋羌?xì)看那張圖,其實(shí)拍的根本不是黑洞本身,那是個(gè)黑窟窿,怎么可能有影像?
真正拍到的是它周圍的光環(huán),準(zhǔn)確說是事件視界邊緣那圈被強(qiáng)烈扭曲的光。
這個(gè)項(xiàng)目叫“事件視界望遠(yuǎn)鏡”,把全球八個(gè)毫米波望遠(yuǎn)鏡聯(lián)合起來,組成一個(gè)地球那么大的虛擬望遠(yuǎn)鏡,分辨率高到能看清月球表面的一枚硬幣。他們盯的是M87星系中心那個(gè)超大質(zhì)量黑洞,質(zhì)量是太陽的65億倍。
經(jīng)過兩年的數(shù)據(jù)處理,終于合成出那張著名的橙黃色環(huán)狀圖像。那光來自黑洞周圍高速旋轉(zhuǎn)的等離子體,被極端引力彎折,形成了一個(gè)明亮的“影子輪廓”。
這就像拍一個(gè)井口,井底是黑的,但井沿上亮著一圈火光,你能從火光的形狀判斷井有多大、多深。
這張圖一出,等于給愛因斯坦的廣義相對論又蓋了個(gè)章,他一百年前算出來的黑洞模樣,居然跟現(xiàn)實(shí)對上了。
還有些黑洞藏得更深,比如銀河系正中心那個(gè),叫人馬座A*。它平時(shí)挺安分,可每隔一陣子,周圍的恒星就會(huì)突然加速,軌道變得賊詭異。天文學(xué)家從九十年代開始,就拿大型望遠(yuǎn)鏡盯著這片區(qū)域,一盯就是二十多年。
他們發(fā)現(xiàn)有顆叫S2的恒星,每16年就繞著一個(gè)看不見的點(diǎn)轉(zhuǎn)一圈,最近的時(shí)候離那個(gè)點(diǎn)只有120個(gè)天文單位,速度飆到每秒八千多公里。
根據(jù)開普勒定律一算,那個(gè)點(diǎn)的質(zhì)量得有四百萬個(gè)太陽那么重,可占據(jù)的空間比太陽系還小。除了黑洞,哪還有別的可能?2020年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)就頒給了做這項(xiàng)研究的三位科學(xué)家,確定了銀河系中心確實(shí)趴著一頭巨獸。
黑洞雖然自己藏得嚴(yán)實(shí),可它鬧出的動(dòng)靜太大了,它拉扯星星,加熱氣體,撞出引力波,扭曲光線,每一樣都能留下蛛絲馬跡。人類就像一群偵探,不靠直接目擊,而是靠腳印、指紋、監(jiān)控錄像,一點(diǎn)點(diǎn)拼出真相。
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