北京時(shí)間 8 月 2 日消息，天文學(xué)家首次探測到黑洞背后的光，再次證實(shí)愛因斯坦的廣義相對論是正確的。
研究人員在研究一個(gè)距離我們 8 億光年外的茲威基 1 號螺旋星系中心的超大質(zhì)量黑洞發(fā)出的 X 射線時(shí)，觀察到一個(gè)意想不到的現(xiàn)象。除了預(yù)期的來自黑洞前側(cè)的 X 射線之外，科學(xué)家們還觀測到許多來源不明的“發(fā)光回波”。
更奇怪的是，這個(gè)來源不明的光爆發(fā)規(guī)模更小，到達(dá)時(shí)間也更晚，顏色也和來自黑洞前側(cè)的耀斑顏色不同。
研究人員很快意識到，這些回波可能來自超大質(zhì)量黑洞的背面。這恰好印證了愛因斯坦的廣義相對論，即黑洞會扭曲時(shí)空，從而使得光能夠在黑洞周圍傳播。
任何進(jìn)入黑洞的光都逃不出來，所以我們本看不到黑洞背后的任何東西。但我們能看到那些光，是因?yàn)槟莻€(gè)黑洞正在扭曲自身周圍的空間、光線和磁場。
愛因斯坦的廣義相對論描述了大質(zhì)量物體扭曲宇宙結(jié)構(gòu) —— 時(shí)空 —— 的現(xiàn)象。愛因斯坦發(fā)現(xiàn)，引力并非來自一股看不見的力量，而單純是我們對物質(zhì)和能量引起的時(shí)空扭曲的一種體驗(yàn)。
反過來，這個(gè)彎曲的空間為能量和物質(zhì)的運(yùn)動設(shè)定了規(guī)則。雖然我們都知道光線沿直線傳播，但是穿越高度扭曲的時(shí)空（如黑洞周圍的空間）的光線卻會沿曲線傳播。所以，在這個(gè)例子中，我們看到了從黑洞背面繞到黑洞前面的光。
這也并非是天文學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)黑洞會扭曲光線，他們把這個(gè)現(xiàn)象稱為“引力透鏡”。但是，這的確是天文學(xué)家們首次探測到來自黑洞背后的光回波。
愛因斯坦在 1915 年提出廣義相對論。天文學(xué)家們起初沒有打算證實(shí)這個(gè)一百多年前的理論。事實(shí)上，他們只是希望使用歐洲航天局 X 射線天文衛(wèi)星 XMM-牛頓衛(wèi)星和 NASA 的 NuSTAR 太空望遠(yuǎn)鏡來觀測黑洞的事件視界外圍超熱粒子云層發(fā)出的光。黑洞的事件視界是一個(gè)邊界，一旦進(jìn)入這個(gè)邊界，一切東西都有去無回。
這層超熱粒子云層 ——“黑洞光環(huán)”—— 圍繞在黑洞的四周，任何物質(zhì)落入其中都會加熱這層光環(huán)。研究人員稱，光環(huán)的溫度可以達(dá)到數(shù)百萬度，高溫使電子從原子中剝離，進(jìn)而將粒子云變成磁化的等離子體。黑洞的自旋導(dǎo)致光環(huán)等離子體的組合磁場在黑洞上方形成很高的弧線并最終斷裂。斷裂時(shí)，大量 X 射線從光環(huán)中釋放出來。
這個(gè)磁場被束縛在一起，然后突然靠近黑洞，加熱周圍的一切，并產(chǎn)生這些高能電子，然后這些電子繼續(xù)產(chǎn)生 X 射線。
既然研究人員已經(jīng)觀察到這一現(xiàn)象，他們下一步將更詳細(xì)地研究光線如何在黑洞周圍彎曲，并研究黑洞光環(huán)產(chǎn)生如此明亮的 X 射線耀斑的方式。
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