10 年我们了解到的关于黑洞的 2021 件最奇怪的事情

研究黑洞的科学家们可以肯定，年复一年都会有惊人的发现。 2021 年也不例外，关于这些奇怪的引力怪物有许多令人兴奋的新结果。 今天我们将考虑最令人兴奋的 发现 今年的黑洞以及它们如何促进我们对宇宙的理解。

旋转最快的黑洞

即使是研究最多的黑洞也会令人惊讶。 1 月，物理学家修改了他们对天鹅座 X-1 系统核心宇宙怪兽特性的估计，这也恰好是第一个确认存在的黑洞。 近 60 年前首次发现的天鹅座 X-50 黑洞被发现质量比之前认为的大 21%，是太阳质量的 倍，并且运行速度非常接近光速，创下新纪录对于黑洞。

天鹅座 X-1 中的黑洞距离我们大约 7200 光年，正在慢慢吞噬它的蓝超巨星伴星，让研究人员对此类过程有了新的认识。

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面条星

当一颗恒星离黑洞边缘太近时，引力会将其撕裂成长丝，然后被拉入黑洞的口中。 这个过程被称为“意大利面条化”，当恒星物质通过摩擦升温时会产生光，让天文学家能够捕捉到这一可怕的现象。 今年 30 月，研究人员首次注意到一颗恒星以这种方式被一个质量为太阳 750 万倍的黑洞压碎并吸收，它位于距地球 亿光年的银河系中心。

除了收集关于意大利面条化的重要数据外，这些观测还帮助科学家们创造了恒星吸收的令人难以置信的可视化。

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LIGO 证明霍金是对的

月，激光干涉引力波天文台 (LIGO) 的研究人员观察到两个超大质量黑洞合而为一，并分析了时空结构中由高速移动的黑洞引起的称为引力波的涟漪

他们发现由此产生的黑洞表面积大于前两者的总和。 除了获得令人惊讶的数据外，该研究的结果还有助于证明英国天体物理学家史蒂芬·霍金在 1971 年提出的一个猜想，即黑洞面积定理。 该定理指出黑洞的表面积不能随时间减少，这是霍金利用爱因斯坦的广义相对论推导出来的定律。 还有他对熵的理解。 虽然研究结果是霍金的胜利，但让物理学家感到困惑。 根据量子力学，黑洞应该收缩和蒸发，因此不清楚如何将其与霍金定律（它们的表面积应该始终增加）相协调。

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黑洞和中子星的合并

月，与 LIGO 合作的研究人员宣布，他们第一次确定他们看到黑洞合并成称为中子星的致密体。 与黑洞一起，中子星是大质量恒星死亡的一个可能的最终结果，当恒星爆炸成超新星并留下残余物时。 尽管 LIGO 之前已经看到黑洞和中子星之间潜在合并的迹象，但就在今年，两个信号最终证明了这种合并正在发生。

这两个信号都是在 2020 年 10 月检测到的，相隔约 天。 在第一种情况下，一个质量是太阳质量六倍的黑洞吸收了一颗质量是太阳质量一倍半的中子星，在第二种情况下，一个质量是太阳质量九倍的黑洞太阳和一颗质量是太阳两倍的中子星。

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早期的黑洞会引发风暴

几乎每个已知星系的中心都有一个超大质量黑洞，这表明两个宇宙物体之间存在密切关系。 但是科学家们仍然不明白黑洞是如何影响它的银河宿主的。 13 月发表的一项研究发现，高速风是从一个有 亿年历史的星系吹来的，该星系几乎与宇宙本身一样古老。 这是超大质量黑洞在吸收周围的气体和尘埃时爆发的银河风的最早发现例子。

此外，强大的风以大约 1,8 万公里/小时的速度移动，其移动速度足以将物质吹过银河系，并可能阻碍恒星形成。 这表明星系和它们的黑洞有着古老而密切的联系。

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光回声证明爱因斯坦是对的

史蒂芬霍金并不是今年唯一一个征服黑洞的人。 1,8 月，天文学家拍摄了从 亿光年外的兹威基螺旋星系中心的超大质量黑洞发出的 X 射线。 研究人员不仅探测到了来自黑洞前方的光，而且还发现了他们最初无法探测到的奇怪的光回波。

它们似乎来自黑洞的背面，这意味着这个巨大的实体正在扭曲时空结构，以至于光线从黑洞的一侧被吸引到另一侧。 这个过程与爱因斯坦广义相对论的预期完全一致，但尚未最终被发现。

外星人可以利用黑洞的力量

只要基于相关数据，科学家们就不怕做出假设。 月，台湾的一组天文学家提出，技术外星人可以使用围绕恒星的假想巨型结构（称为戴森球体）从黑洞中获取能量。 尽管黑洞被认为是黑暗的，但它们会释放大量能量，因为它们以周围的物质为食，这些物质被加热并以光的形式发射。

天文学家想知道地外物种是否可以在黑洞周围放置覆盖着类似太阳能电池板的东西的轨道平台，以吸收其能量爆炸。 由于黑洞比恒星小，这将使外星人能够节省建筑材料，并有可能让他们储存大量的能量。

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游荡的黑洞可以在我们的银河系中定居

银河系外围可能潜伏着大约 12 个超大质量、不可见的黑洞。 这一结论是在 月得出的，当时研究人员发表了一项新的星系碰撞模拟结果。 在如此巨大的事件中，引力会导致比太阳重数百万或数十亿倍的超大质量黑洞在漆黑的太空深处飞行和漫游。

它们中的一些最终可能会定居在像我们这样的星系的光环中，而一个银河系大小的星系平均约有 12 个星系。 天文学家希望弄清楚如何寻找这些失踪的巨人，以验证他们模拟的准确性。

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已检测到最近的一对黑洞

去年 89 月，望远镜记录了距离地球最近的一对黑洞存在的证据，它们在距离地球约 154 万光年的水瓶座中相互绕行。 之前创纪录的一对黑洞距离是这对黑洞的五倍，这意味着科学家们有机会比以前更详细地研究此类系统。 这对二人组的两名成员都是举重运动员——较大的一个有近 6,3 亿个太阳的质量，较小的一个比我们的恒星大 万倍。

它们彼此绕轨道运行的距离仅为 1600 光年——以宇宙标准来看这微不足道，而另一项记录表明在 250 亿年后它们将合并成一个巨大的黑洞。

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一个对于它所在的星系来说太大的黑洞

一个距离我们大约 820 光年远的小星系似乎包含一些奇怪的东西。 比银河系小 50 倍的矮星系 Leo I 拥有一个超大质量黑洞，其质量几乎与银河系中心的黑洞相同。 天文学家想知道这么大的黑洞是如何在这么小的星系中结束的。

德克萨斯大学奥斯汀分校的天文学研究生 Maria Jose Bustamante 在一份声明中说：“对于矮球状星系中存在这种类型的黑洞，目前还没有任何解释。” 我们将不得不等待接下来的几年才能确切地了解这对黑洞和星系的演化意味着什么。

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