“2020年十大黑洞发现”

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根据本科学技术信息北京时间1月4日的新闻，据海外媒体报道，物理学家现在处于了解黑洞的黄金时代。 年以来，研究者可以利用激光干涉引力波天文台( ligo )获得黑洞合成的信号，例如事视场望远镜( eht )等望远镜拍摄了黑洞影子的第一张照片。 年也不例外。 一系列激动人心的独特发现加深了我们对黑洞的认识。

现在，让我们回顾一下10个黑洞的发现。

诺贝尔物理学奖表彰黑洞的发现。

为了说明今年是黑洞研究成果突出的一年，科学界的最高奖项诺奖似乎于今年10月授予了3名研究这些神秘宇宙天体的物理学家。 他们获得了英国牛津大学罗杰·彭罗斯---“发现广义相对论预测黑洞的形成”的一半诺贝尔物理学奖，ucla的安德烈·盖茨、德国波恩大学和马克斯·普朗克宇宙物理研究所的莱茵哈德根泽尔 盖茨是迄今为止获得诺贝尔物理学奖的第四位女性。 另外三名女性是居里夫人( 1903年)、玛丽亚·格佩特梅耶( 1963年)和唐娜·特里克兰德(年)。

ligo观测到了迄今为止最大的黑洞合并

ligo和欧洲的另一个引力波天文台virgo可以用引力波观测黑洞。 引力波是大质量物体振动时在时空结构中引起的大波纹。 ligo-virgo引力波天文台已经为许多令人印象深刻的发现做出了贡献。 但是，今年5月，ligo-virgo合作小组宣布发现了迄今为止观测到的最大质量黑洞冲突。 这两个黑洞的质量分别是85倍的太阳质量和66倍的太阳质量，碰撞后变成了142倍的太阳质量的黑洞。 这一发现不仅打破了以往的记录，也是在所谓中质量黑洞的“禁区”范围内的最初发现。 天文学家已经观测到与太阳同样大小的小质量黑洞，知道各银河的中心存在太阳质量数百万倍的巨大黑洞，但迄今为止还没有发现这种中质量黑洞存在的证据。 中质量黑洞的正确形成有待科学家进一步探索。

太初黑洞

大爆炸后，在非常短的时间内，整个宇宙都弥漫着热射线。 在一些地区，能量非常致密，理论上，这种能量本身就会崩溃成为黑洞。 物理学家不知道是否存在这些太初黑洞( pbh )，但他们认为如果已经存在太初黑洞就会带来那些变化。 一些论文表明，重力影响宇宙的神秘物质可以构成为比死亡恒星形成的黑洞小的黑洞或暗物质。 将来科学家会开展越来越多的实验，寻找太初黑洞，解释或反驳这些太初黑洞的存在。

可能存在巨大的质量黑洞。

如果把银河中心的超大质量黑洞合并成11个黑洞会怎么样？ 9月发表的论文探讨了这种“极大质量黑洞”( slab )的存在可能性。 极大质量黑洞的质量至少可以达到1万亿或越来越多的太阳质量。 已知现在最大的黑洞是恒星ton 618，质量约为660亿倍的太阳质量。 极大质量黑洞的质量是ton 618的10倍以上。 有些极大质量黑洞可能形成于宇宙初期，是另一种类型的太初黑洞。 也就是说，也许可以通过宇宙的微波背景辐射来寻找蛛丝马迹。 宇宙的微波背景辐射是38万年前宇宙留下的光辐射。 另外，如果地球和遥远的恒星之间存在巨大的质量黑洞，也可以通过重力透镜效应找到。 现在极大质量黑洞只存在于假设水平，但受到了更多的关注。

ligo发现了不对称黑洞的合并

ligo-virgo引力波天文台检测到的大部分双黑洞系统由相当于两个质量的黑洞组成。 但是今年4月，这个合作小组宣布他们观测到了最不对称的黑洞。 这两个黑洞在24亿光年之外运行，质量分别是8倍的太阳质量和30倍的太阳质量。 西北大学的引力波科学家克里斯托弗·贝利写道:“这就像把普通的里昂饼干溶解在超级版的里昂饼干中。” 迄今为止天文学家们认为这种意外的事情非常罕见，即使不到几年就启动引力波设备，也不一定能观测到这些现象。 但是，ligo-virgo合作伙伴团队的发现对上述假设提出了疑问，敦促研究者考虑分层整合的可能性。 在这种合并中，一个黑洞与另一个黑洞发生冲突，冲突的其馀部分继续与第三个黑洞合并。

望远镜观测到黑洞将恒星“意大利面化”

当巨大质量的天体在黑洞的特定距离范围内时，其中的极端引力可以把天体拉成细带状，这个过程被认为是“意大利面化”。 许多黑洞隐藏在模糊的气体和灰尘后面，因此几乎没有观测到意大利面化的现象。 但是今年10月，欧洲南方天文台的天文学家使用超大型望远镜( vlt )和新技术望远镜( ntt )，成功捕捉到恒星被“意大利面化”的过程，细节前所未有。 这一点记载为“at 2019qiz”，有助于更好地理解极端环境下的引力。

最近的黑洞。

没有人想离黑洞太近(结局参见“意大利面化”)。 幸运的是，5月观测到的宇宙在吃豆子的人和围绕豆子的其他两个伴星之间保持着安全的天文距离。 这个由黑洞和两颗恒星组成的三合星系统被称为“hr 6819”，位于南天星座望远镜座，距离地球约1000光年。 迄今为止最近的黑洞与地球的距离约为3000光年，是新记录的3倍以上。 天文学家不是直接观测这个黑洞本身，而是根据hr 6819系统中其他两颗恒星的轨迹在重力的影响下出现的摇晃，推测了这个黑洞的存在。 南半球的天文爱好者可以在晴朗的夜晚用肉眼观测hr 6819系统的两颗恒星。 位于望远镜座的西南角，靠近这个星座、孔雀座和天秤座的边界。

黑洞可能是一个模糊的球

要形成黑洞，物质和能量首先必须收缩到密度无限大的微小点。 因为这样的无限大在物理上几乎是不可能的，所以理论学家一直试图处理这个奇怪的结果。 因此，他们提出了用亚原子和振动弦代替所有粒子和力的弦理论。 根据这个弦理论，黑洞可能更奇怪。 由基本弦组成的丝状模糊的球。 今年10月，一项研究发现，如果中子星(密度不足以形成黑洞的恒星残骸)的原子实际上是弦，那么压缩这些弦就会变成基本丝状的模糊球而不是黑洞。 这个新主意还不完全，但可能是处理无限大问题的潜在方法。

宇宙中可能潜伏着危险的“裸体”黑洞

物理学家认为任何黑洞都应该隐藏在所谓的“事视界”的背后。 一旦陷入事情的视野这个境界，谁也逃不掉。 但是，自从黑洞这个概念首次被提出以来，研究者一直在考虑是否绝对需要事物的视野。 有可能存在没有视野的黑洞，也就是“裸体”的黑洞吗？ 如果存在，裸体黑洞非常危险。 因为已知的物理法则在黑洞的事视界范围内完全不适用，所以裸露的黑洞连这最后一层的保护屏障都没有。 大部分理论学家认为黑洞不会裸体存在，但在11月发表的论文中可能有方法证实这个猜想。 妙技是寻找积木的区别。 积木的不同可以区分赤裸黑洞和正常黑洞。

黑洞的宝库

对研究黑洞的科学家们来说，今年圣诞节的惊喜特别早。 10月，ligo-virgo引力波天文台合作小组发表了包括2019年4月至9月观测到的数十种引力波信号的新目录。 这39件事，有两个超大质量黑洞合成为142倍太阳质量的黑洞，8倍太阳质量黑洞和30倍太阳质量的黑洞融合带来极少的不对称融合，小质量黑洞和大型中子星的 研究者对这些数据感到非常吃惊。 这些数据表明联合设备平均每五天捕获一次新信号。 研究者打算利用这些数据更好地理解黑洞融合的行为和频率。 (均琳)